Hermann von Helmholtz

Helmholtz nació en Potsdam , hijo del director del instituto local , Ferdinand Helmholtz, quien había estudiado filología clásica y filosofía , y era amigo íntimo del editor y filósofo Immanuel Hermann Fichte . La obra de Helmholtz estuvo influenciada por la filosofía de Johann Gottlieb Fichte e Immanuel Kant . Intentó rastrear sus teorías en cuestiones empíricas como la fisiología .

De joven, Helmholtz se interesó por las ciencias naturales, pero su padre quería que estudiara medicina. Helmholtz obtuvo un doctorado en medicina en el Instituto Médico Quirúrgico Friedrich Wilhelm en 1842 y realizó una pasantía de un año en el hospital Charité ^{[ 7 ]} (debido a que había apoyo financiero para estudiantes de medicina).

Aunque su formación principal fue en fisiología, Helmholtz escribió sobre muchos otros temas, que abarcan desde la física teórica hasta la edad de la Tierra y el origen del Sistema Solar .

El primer puesto académico de Helmholtz fue como profesor de anatomía en la Academia de Artes de Berlín en 1848. ^{[ 8 ]} Posteriormente, pasó a ocupar un puesto de profesor asociado de fisiología en la Universidad Prusiana de Königsberg , donde fue nombrado en 1849. En 1855 aceptó una cátedra de anatomía y fisiología en la Universidad de Bonn . Sin embargo, no se sentía particularmente a gusto en Bonn, y tres años después se trasladó a la Universidad de Heidelberg , en Baden , donde ejerció como profesor de fisiología. En 1871 aceptó su último puesto universitario, como profesor de física en la Universidad Friedrich Wilhelm de Berlín.

Su primer logro científico importante, un tratado de 1847 sobre la conservación de la energía , fue escrito en el contexto de sus estudios médicos y su formación filosófica. Su trabajo sobre la conservación de la energía surgió mientras estudiaba el metabolismo muscular . Intentó demostrar que no se pierde energía en el movimiento muscular, motivado por la implicación de que no se requieren fuerzas vitales para mover un músculo. Esto representó un rechazo a la tradición especulativa de la filosofía de la naturaleza y el vitalismo , que en aquel entonces era el paradigma filosófico dominante en la fisiología alemana. Trabajaba en contra del argumento, promovido por algunos vitalistas, de que la "fuerza viva" puede impulsar una máquina indefinidamente. ^{[ 5 ]}

Basándose en los trabajos previos de Sadi Carnot , Benoît Paul Émile Clapeyron y James Prescott Joule , postuló una relación entre la mecánica , el calor , la luz , la electricidad y el magnetismo , tratándolos a todos como manifestaciones de una sola fuerza , o energía en la terminología actual. Publicó sus teorías en su libro Über die Erhaltung der Kraft ( Sobre la conservación de la fuerza , 1847). ^{[ 9 ]}

En las décadas de 1850 y 1860, basándose en las publicaciones de William Thomson , Helmholtz y William Rankine contribuyeron a popularizar la idea de la muerte térmica del universo .

En el campo de la dinámica de fluidos, Helmholtz realizó varias contribuciones, entre ellas los teoremas de Helmholtz para la dinámica de vórtices en fluidos no viscosos.

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  Copia de 1889 de "Über die Erhaltung der Kraft" de Helmholtz, núm. 1
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  Portada de "Über die Erhaltung der Kraft", núm. 1
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  Primera página de "Über die Erhaltung der Kraft", núm. 1

Helmholtz fue un pionero en el estudio científico de la visión y la audición humanas. Inspirado por la psicofísica , se interesó en las relaciones entre los estímulos físicos medibles y sus correspondientes percepciones humanas. Por ejemplo, la amplitud de una onda sonora puede variar, haciendo que el sonido parezca más fuerte o más suave, pero un incremento lineal en la amplitud de la presión sonora no se traduce en un incremento lineal en la sonoridad percibida. El sonido físico debe aumentar exponencialmente para que incrementos iguales parezcan lineales, un hecho que se utiliza en los dispositivos electrónicos actuales para controlar el volumen. Helmholtz allanó el camino en los estudios experimentales sobre la relación entre la energía física (física) y su apreciación (psicología), con el objetivo de desarrollar "leyes psicofísicas".

La fisiología sensorial de Helmholtz fue la base del trabajo de Wilhelm Wundt , alumno suyo y considerado uno de los fundadores de la psicología experimental . De forma más explícita que Helmholtz, Wundt describió su investigación como una forma de filosofía empírica y como un estudio de la mente como algo separado. Helmholtz, en su temprana refutación de la filosofía de la naturaleza , había enfatizado la importancia del materialismo y se centraba más en la unidad de la mente y el cuerpo. ^{[ 10 ]}

En 1851, Helmholtz revolucionó el campo de la oftalmología con la invención del oftalmoscopio , un instrumento utilizado para examinar el interior del ojo humano . Esto lo catapultó a la fama mundial de la noche a la mañana. En aquel entonces, los intereses de Helmholtz se centraban cada vez más en la fisiología de los sentidos. Su principal publicación, titulada Handbuch der Physiologischen Optik ( Manual de Óptica Fisiológica o Tratado de Óptica Fisiológica ; traducción al inglés del tercer volumen aquí ), proporcionó teorías empíricas sobre la percepción de la profundidad , la visión del color y la percepción del movimiento , y se convirtió en la obra de referencia fundamental en su campo durante la segunda mitad del siglo XIX. En el tercer y último volumen, publicado en 1867, Helmholtz describió la importancia de las inferencias inconscientes para la percepción. El Handbuch fue traducido por primera vez al inglés bajo la dirección editorial de James P. C. Southall en nombre de la Optical Society of America entre 1924 y 1925. Su teoría de la acomodación permaneció indiscutida hasta la última década del siglo XX.

Helmholtz continuó trabajando durante varias décadas en diversas ediciones del manual, actualizando frecuentemente su obra debido a su disputa con Ewald Hering , quien sostenía puntos de vista opuestos sobre la visión espacial y cromática. Esta disputa dividió la disciplina de la fisiología durante la segunda mitad del siglo XIX.

En 1849, mientras se encontraba en Königsberg, Helmholtz midió la velocidad a la que la señal se transmite a lo largo de una fibra nerviosa. En aquel entonces, la mayoría creía que las señales nerviosas se propagaban a través de los nervios a una velocidad inconmensurable. ^{[ 11 ]} Utilizó un nervio ciático de una rana recientemente disecado y el músculo de la pantorrilla al que se unía. Empleó un galvanómetro como dispositivo de medición de tiempo sensible, acoplando un espejo a la aguja para reflejar un haz de luz a través de la habitación hacia una escala que proporcionaba una sensibilidad mucho mayor. ^{[ 11 ]} Helmholtz informó ^{[ 12 ] [ 13 ]} velocidades de transmisión en el rango de 24,6 a 38,4 metros por segundo. ^{[ 11 ]}

En 1863, Helmholtz publicó Sensaciones del tono , demostrando una vez más su interés por la física de la percepción. Este libro influyó en los musicólogos hasta bien entrado el siglo XX. Helmholtz inventó el resonador de Helmholtz para identificar las distintas frecuencias o tonos de los componentes de onda sinusoidal pura de sonidos complejos que contienen múltiples tonos . ^{[ 14 ]}

Helmholtz demostró que diferentes combinaciones de resonadores podían imitar sonidos vocálicos : Alexander Graham Bell, en particular, estaba interesado en esto, pero, al no saber leer alemán, malinterpretó los diagramas de Helmholtz, creyendo que Helmholtz había transmitido múltiples frecuencias por cable —lo que permitiría la multiplexación de señales telegráficas— cuando, en realidad, la energía eléctrica se utilizaba únicamente para mantener los resonadores en movimiento. Bell no logró reproducir lo que creía que Helmholtz había hecho, pero más tarde afirmó que, de haber sabido leer alemán, no habría inventado el teléfono basándose en el principio del telégrafo armónico . ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}

La traducción de Alexander J. Ellis se publicó por primera vez en 1875 (la primera edición en inglés procedía de la tercera edición alemana de 1870; la segunda edición en inglés de Ellis, a partir de la cuarta edición alemana de 1877, se publicó en 1885; la tercera y cuarta ediciones en inglés de 1895 y 1912 fueron reimpresiones de la segunda). ^{[ 19 ]}

Helmholtz estudió las oscilaciones eléctricas desde 1869 hasta 1871, y en una conferencia impartida a la Naturhistorisch-medizinischen Verein zu Heidelberg (Asociación de Historia Natural y Medicina de Heidelberg) el 30 de abril de 1869, titulada Sobre las oscilaciones eléctricas , indicó que las oscilaciones eléctricas amortiguadas perceptibles en una bobina conectada a una botella de Leyden tenían una duración aproximada de 1/50 de segundo . ^{[ 20 ]}

En 1871, Helmholtz se trasladó de Heidelberg a Berlín para convertirse en profesor de física. Se interesó por el electromagnetismo , y la ecuación de Helmholtz lleva su nombre. Aunque no realizó contribuciones importantes a este campo, su alumno Heinrich Rudolf Hertz se hizo famoso por ser el primero en demostrar la radiación electromagnética . Oliver Heaviside criticó la teoría electromagnética de Helmholtz porque permitía la existencia de ondas longitudinales . Basándose en trabajos sobre las ecuaciones de Maxwell , Heaviside afirmó que las ondas longitudinales no podían existir en el vacío ni en un medio homogéneo. Sin embargo, Heaviside no mencionó que las ondas electromagnéticas longitudinales pueden existir en un límite o en un espacio cerrado. ^{[ 21 ]}

• Sobre la conservación de la fuerza (1847) HathiTrust
• Lehre von den Tonempfindungen als psychologische Grundlage für die Theorie der Musik (en francés). París: Masson. 1874.
• Helmholtz, Herman (1876). "Sobre los límites de la capacidad óptica del microscopio" . Monthly Microscopical Journal . 16 : 15–39 . doi : 10.1111/j.1365-2818.1876.tb05606.x .
• Populäre wissenschaftliche Vorträge . Nueva York: Appleton. 1885.
• Sobre la conservación de la fuerza (1895). Introducción a una serie de conferencias impartidas en Carlsruhe durante el invierno de 1862-1863. Traducción al inglés.
• Sobre las sensaciones del tono como base fisiológica para la teoría musical (descargable desde la Biblioteca Digital de California). Tercera edición de la traducción al inglés, basada en la cuarta edición alemana de 1877, de Hermann von Helmholtz y Alexander John Ellis, publicada por Longmans, Green, 1895, 576 páginas.
• Sobre las sensaciones del tono como base fisiológica para la teoría musical (descargable desde Google Books), cuarta edición, por Hermann von Helmholtz y Alexander John Ellis, publicado por Longmans, Green, 1912, 575 páginas.
• Tratado de Óptica Fisiológica (1910), tres volúmenes. Traducción al inglés realizada por la Optical Society of America (1924-1925).
• Conferencias divulgativas sobre temas científicos (1885)
• Conferencias divulgativas sobre temas científicos, segunda serie (1908)

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• Cohen, Robert y Wartofsky, Marx , eds. y trad. Reidel. Helmholtz: Escritos epistemológicos , 1977.
• Ewald, William B., ed. De Kant a Hilbert: Un libro de referencia sobre los fundamentos de las matemáticas , 2 vols. Oxford Uni. Press, 1996.
  • 1876. "El origen y el significado de los axiomas geométricos", 663-88.
  • 1878. "Los hechos en la percepción", 698–726.
  • 1887. "Numeración y medición desde un punto de vista epistemológico", 727–52.
• Aguas subterráneas, Jennifer. Alexander Graham Bell: El espíritu de la invención . Calgary: Altitude Publishing, 2005. ISBN 1-55439-006-0.
• Jackson, Myles W. Tríadas armoniosas: físicos, músicos y fabricantes de instrumentos en la Alemania del siglo XIX (MIT Press, 2006).
• Kahl, Russell, ed. Wesleyan. Escritos selectos de Hermann von Helmholtz , Uni. Press., 1971.
• Koenigsberger, Leo. Hermann von Helmholtz , traducido por Frances A. Welby (Dover, 1965)
• MacKenzie, Catherine. Alexander Graham Bell . Whitefish, Montana: Kessinger Publishing, 2003. ISBN 978-0-7661-4385-2Consultado el 29 de julio de 2009.
• Shulman, Seth. El estrago telefónico : En busca del secreto de Alexander Bell . Nueva York: Norton & Company, 2008. ISBN 978-0-393-06206-9.