Герман Гельмгольц

В 1847 г. в Германии вышла небольшая книга «О сохранении силы». В ней подробно обоснован закон сохранения энергии. Он лежит в основе современного естествознания. 26-летний автор книги был врачом-хирургом гусарского эскадрона.

Впрочем, те, кто хорошо знал этого врача, не были удивлены выходом в свет его книги. Еще в 1842 г., только что окончив Медико-хирургический институт в Берлине, он сделал свое первое открытие: установил, что нервная клетка и нервные отростки образуют одно целое — нейрон.

Вскоре врач расстался с гусарами и военной службой и всецело посвятил себя науке. Сначала он стал профессором в Кенигсберге, потом в Бонне, затем в Гейдельберге и, наконец, в Берлине. Еще при жизни его начали называть «великим». И действительно, Герман Гельмгольц (1821—1894) — один из величайших ученых XIX в. Физика, физиология, анатомия, психология, математика... В каждой из этих наук он сделал блестящие открытия, которые принесли ему мировую славу.

Закон сохранения энергии, правда лишь для тепловых процессов, одним из первых установил немецкий врач Р. Майер. Но Гельмгольц ничего не знал о работах Майера; он услышал это имя лишь после опубликования своего труда. Теперь этот закон носит имя обоих ученых (закон Майера — Гельмгольца).

Гельмгольц изучал на препарированных лягушках скорость распространения возбуждения по нерву. Он раздражал в двух точках нерв, подходящий к мышце, электрическим током; вызванное возбуждение бежало по нерву, достигало мышцы, и она сокращалась. Зная расстояние между этими двумя точками и разницу во времени, можно было высчитать скорость распространения возбуждения по нерву. Она оказалась совсем небольшой — всего 27 м/с.

Опыт выглядит простым. Однако посредством его Гельмгольц сделал крупнейшее открытие. До него утверждали, что измерить эту скорость нельзя: она неизмеримо велика и обусловлена таинственной «жизненной силой». Гельмгольц проделал измерения не только у лягушки, но и у человека и доказал ошибочность существовавших до этого представлений.

Глаз — один из замечательных органов нашего тела. О его работе знали и раньше, сравнивали ее с работой фотографического аппарата. Но для полного выяснения даже только физической стороны зрения мало простого сравнения с фотокамерой. Нужно решить ряд сложных задач из области не только физики, но и физиологии и психологии. Разрешать их приходилось на живом глазе, и Гельмгольц сумел сделать это. Он построил особый, изумительный по своей простоте аппарат — офтальмометр, который позволял измерять кривизну роговой оболочки задней и передней поверхности хрусталика. Так было изучено преломление лучей в глазу — оптика глаза.

Мы видим предметы окрашенными в тот или иной цвет, наше зрение цветовое. Что лежит в его основе? Изучение глаза показало, что сетчатка имеет три основных светоощущающих элемента: один из них сильнее всего раздражается красными лучами, другой — зелеными, третий — синими. Любой цвет вызывает более сильное раздражение одного из элементов и более слабое — остальных. Так, красный цвет вызывает сильное раздражение «красных», слабое — «зеленых» и совсем слабое — «фиолетовых» элементов; синий цвет — сильное раздражение «фиолетовых», слабое — «зеленых», совсем слабое — «красных» элементов. Комбинации раздражений создают всю эту игру цветов, которую мы видим вокpyг себя. Чтобы исследовать дно живого глаза, Гельмгольц изготовил особый прибор — глазное зеркало (офтальмоскоп). Этот прибор давно уже стал обязательным инструментом для каждого глазного врача. Глазное зеркало раскрыло многие тайны глаза. Оказалось, что слепое пятно на сетчатке — это место входа в него глазного нерва: нерв передает возбуждение, но сам он не «видит».

Гельмгольц сделал очень много для изучения глаза и зрения: создал физиологическую оптику — науку о глазе и зрении. Не меньше он сделал и для изучения слуха и уха. Гельмгольц занялся изучением тех действий, которые оказывают звуки на способные колебаться предметы. Создав резонансную теорию, он разработал затем на ее основе учение о слуховых ощущениях, о нашем голосе, о музыкальных инструментах.

Принцип резонанса заключается в следующем. Каждое колеблющееся тело обладает своим периодом (размахом) колебаний. Наиболее сильно оно отвечает на те колебания окружающей среды, которые имеют сходный с ним период. На резонансе построено и восприятие нами звуков.

Во внутреннем ухе есть так называемый кортиев орган. Он состоит из множества натянутых, словно струны, волокон. Эти волокна неодинаковы: у них различные периоды колебаний. Внешние звуки заставляют колебаться те или другие волокна кортиева органа. Эти колебания воспринимаются окончаниями слухового нерва, вызывают соответствующие возбуждения, которые и достигают «слухового» центра головного мозга. Чем сильнее звук, тем сильнее будут и колебания волокон кортиева органа, сильнее возбуждение нерва, больше мозговых клеток окажутся раздраженными. А от числа клеток мозга, раздраженных при слуховом процессе, зависит воспринятая нами сила звука. Изучая явления колебаний, Гельмгольц разработал и ряд вопросов, имеющих важное значение для теории музыки.

Гельмгольц был ученым, отличавшимся исключительной широтой кругозора, богатством и разнообразием знаний и интересов.

Занявшись изучением глаза и зрения, Гельмгольц работал и как физик, и как физиолог, и как психолог. Изучая ухо и слух, ученый — не музыкант (!) — создал основы музыкальной гармонии, развил физическую и физиологическую теорию восприятия музыкальных звуков.

У Гельмгольца было много учеников. Поработать в его лаборатории, поучиться искусству эксперимента приезжали многие молодые ученые. В их числе были и русские ученые — физик П. Н. Лебедев, физиолог И. М. Сеченов и другие.

перейти к началу страницы