Hermann von Helmholtz

Hermann von Helmholtz (1821 - 1894) je považován za jednoho z nejvýznamějších vědců 19. století. Tento německý fyzik a fyziolog se proslavil výzkumem nervového systému a analýzou fungování oka a ucha. Byl zarytým materialistou a empiristou.

Život

Hermann von Helmholtz

• Narozen 31. srpna 1821 v Postupimi v Německu.
• Otec byl učitel na místním gymnáziu.
• Byl ovlivněn I. Kantem a J. G. Fichtem, který byl blízký přítel jeho rodiny.
• Hrál na klavír. To mu později pomohlo pří zkoumání lidského ucha.
• Zajímal se o přírodní vědy. Jeho rodina ale neměla peníze, aby mohl studovat na normální univerzitě. Proto v 17. letech využil vládního programu pro nadané studenty, který mu umožnil studium medicíny na Berlínském medisínském institutu. Tento program ho zavazoval, aby po škole 7 let pracoval jako vojenský chirurg.
• Během těchto 7 let nadále studoval matematiku a fyziku, publikoval články a formuloval zákon zachování energie.
• Po opuštění armády v roce 1849 se stal docentem fyziologie na Kaliningradské univerzitě.
• V roce 1951 vynalezl ophthalmoscope, který byl přirozeným důsledkem jeho vědeckého studia fungování oka.
• Později působil jako profesor fyziologie na univerzitách v Bonnu (od roku 1855 do 1858) a Heidelbergu (1858-1871) a jako profesor fyziky na Berlínské univerzitě (1871-1894).
• V tomto období přicházel s novými poznatky o zraku a sluchu. Vydal sérii knih Handbook of Physiological Optics (1856–1866) a On the Sensations of Tone (1863).
• Na konci 80. let 19. století se stal zakládajícím prezidentem institutu Physikalisch-Technische Bundesanstalt zabývajícího se přírodními a technickými vědami, především metrologií.
• Zemřel 8. září 1894 ve věku 73 let.

Dílo

Mechanismus

• V roce 1947 Helmholtz spolu s kolegy založil mechanistickou školu fyziologie jako opozici k v té době uznávanému konceptu vitalismu, který životu přisuzoval nadpřirozené vitální síly.
• Jeho mechanistická škola se snažila koncept života vysvětlit pomocí chemie a fyziky.
• V roce 1949 podepsal mechanisticko-materialistický manifest:

No other forces than the common physical-chemical ones are active within the organism. In those cases which cannot at the time be explained by these forces one has either to find the specific way or form of their action by means of the physical mathematical method, or to assume new forces equal in dignity to the physical-chemical forces inherent in matter, reducible to the force of attraction and repulsion.

• Tento manifest dále mimo jiné podepsali Du Bois-Reymond, Karl Ludwig a Ernst Brucke.

Zákon zachování energie

• Na koncept zachování energie přišel Julius Mayer (1842).
• Helmhotz o tomto objevu nevěděl a publikoval zákon zachování energie v roce 1947. Tvrdil, že energie nemůže spontánně vzniknout ani zmizet. Je buď použita nebo vypuštěna ve formě tepla.
• Helmholtzovo vysvětlení zachování energie bylo více přesné než Mayerovo, a proto Helmholtz občas bývá považován za toho, kdo zákon zachování energie objevil.
• Helmholtz aplikoval zákon zachování energie na živé organismy, což podpořilo jeho materialistický pohled na svět.

Rychlost nervového signálu

• Helmholtz přišel s tím, že nervový signál má omezenou rychlost. Do té doby se vědci domnívali, že je nervový přenos okamžitý v souladu s vitalismem.
• V roce 1949 Helmholtz izoloval nervové vlákno vedoucí k stehennímu svalu žáby a tento nerv stimuloval v různé vzdálenosti od svalu. Pomocí rozdílu časů odezvy a vzdálenosti od svalu Helmholtz vypočítal rychlost šíření nervového signálu (27,4 m/s).
• Podobný výzkum Helmholtz provedl na lidech. Stimuloval jejich palec na noze nebo stehno a měřil čas, za který pokusné osoby zmáčknou tlačítko. Pomocí rozdílu délky nervových vláken k stehnu, resp. k palci na noze a pomocí rozdílu reakčních časů, jak dlouho trvalo probandům, než zaznamenali stimulaci a zmáčkli tlačítko, spočítal, že rychlost šíření nervového signálu v lidském těle je 50,3 až 100,6 m/s.
• Později se ukázalo, že Helmholtzem naměřená rychlost šíření nervového signálu byla nepřesná. Přesto jeho objev byl velký.
• Helmholtzův výzkum byl jeden z prvních experimentů používající měření psychických procesů pomocí reakčních časů. Učinil tak metodologický pokrok v psychologii.

Teorie vnímání

• Helmholtz se domníval, že tělo vnímá impulzy, které jsou myslí transformovány na vjemy na základě zkušeností.
• Při této transformaci hrají velkou roli nevědomé procesy.
• Tuto teorii Helmholtz podpořil studiem lidí, kteří se narodili slepí, ale časem získali zrak. Pozoroval u nich, že přestože měli aparát potřebný k vidění, tak se museli nejdříve naučit vnímat.

ophthaloscope

Oční optika

• V roce 1851 Helmholtz vynalezl ophthalmoscope - zařízení umožňující pozorovat sítnici. Ophthalmoscope se v lehce změněné podobě používá dodnes.
• Vynalezl zařízení umožňující měřit zakřivení oka - ophthalmometer.
• Vylepšil a vědecky podpořil Youngovu teorii barevného vidění. Podle Helmholtze jsou na sítnici tři druhy receptorů. Jeden druh reaguje na červenou, druhý na zelenou a třetí na modrou barvu. Při aktivaci receptorů různých druhů současně vzniká vjem míšených barev. Tato teorie je označována jako Young-Helmholtzova teorie barevného vidění, nebo také trichromatická teorie.
• Svoje poznatky o oční optice Helmholtz shrnuje v trojdílném svazku Handbook of Physiological Optics (1856–1866).

Akustika

• Helmholtz přišel s teorií, že ve vnitřním uchu jsou tisíce různých receptorů. Každý z těchto receptorů reaguje na určitou frekvenci tím, že se při dané frekvenci rozrezonuje. Tato teorie je označovaná jako rezonační teorie.
• Poznatky týkající se akustiky Helmoltz shrnul ve své knize On the Sensations of Tone (1863).

Další přínos

• Studoval hydrodynamiku a elektrodynamiku. V těchto oblastech udával směr pro další generace vědců.
• Jako první matematicky formuloval 1. termodynamický zákon.
• Díky studiu cyklonů, bouřek, vodních vln a ledovců se stal jedním ze zakladatelů meteorologie.

Reference

Literatura

optics sensation tone schultz tracy 6666

Zdroje obrázků

1. Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/Hermann_von_Helmholtz#mediaviewer/File:Hermann_von_Helmholtz.jpg
2. College optimetrics http://www.college-optometrists.org/en/college/museyeum/online_exhibitions/optical_instruments/ophthalmoscopes/

Klíčová slova

Hermann von Helmholtz, ophthalmoscope, rychlost šíření nervového signálu, trichromatická teorie, rezonanční teorie

http://psychology.jrank.org/pages/300/Hermann-Von-Helmholtz.html [1] Schultz [2] http://www.helmholtz.de/en/about_us/history_of_the_helmholtz_association/hermann_von_helmholtz/ [3] Hergenhahn,%20Tracy [4] http://faculty.frostburg.edu/mbradley/psyography/helmholtz.html [5] http://www.google.cz/books?hl=en&lr=&id=lfdJNRgzKyUC&oi=fnd&pg=PP1&dq=hermann+von+helmholtz+life&ots=dwWOQhIZOo&sig=7vbDCDDGQoGt-yQeGOMQ6PoLSlI&redir_esc=y#v=onepage&q=hermann%20von%20helmholtz%20life&f=false [6]