Герман Гельмгольц

Герман Гельмгольц

(1821—1894)

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. Жил он в казарме и вставал в 5 ча­сов утра по сигналу кавалерийской трубы.

Впрочем, те, кто хорошо знал этого врача, не были очень 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 — 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 Роберт Майер. Но Гельмгольц; ничего но знал о работах Майера, он услышал это имя лишь после опубликования своего труда. Теперь этот закон носит имя обо­их ученых (закон Майера — Гельмгольца).

Препарированные лягушки, с которыми столько работали Гальвани и Вольта, много раз побывали на лабораторном столе Гельмгольца. Он изучал на них скорость распространения возбуждения по нерву. Нерв получал раздражение током, вызванное воз­буждение бежало по нерву, достигало мышцы, и она сокращалась. Зная расстояние между этими двумя точками и разницу во времени, можно высчитать скорость распространения возбуждения по нерву. Она оказалась совсем небольшой, всего от 30 до 100 м/сек.

Как будто совсем простой опыт. Он и вы­глядит простым теперь, когда Гельмгольц его разработал. А до него утверждали, что измерить эту скорость нельзя: она — проявление таин­ственной «жизненной силы», не поддающейся измерениям. Гельмгольц проделал измерения не только у лягушки, но и у человека и дока­зал, что никакой таинственной силы здесь нет.

Глаз — один из замечательнейших 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 глазу, 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 — цветное. Что лежит в его основе? Изучение; глаза показало, что сетчатка имеет 3 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 ту игру цветов, которую мы видим вокруг 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.

До исследований Гельмгольца многое свя­занное со слухом было изучено очень слабо. Знали, как возникает и распространяется звук, но очень мало было известно о тех воздействиях, которые оказывают звуки на способные коле­баться предметы. Гельмгольц раньше всего за­нялся этим сложным явлением. 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 — слуховые ощущения.

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 передаются дальше, воспринимаются окончанием 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 огромное значение для теории музыки.

На примере Гельмгольца видно, какое ог­ромное значение имеет широта кругозора уче­ного, богатство и разнообразие его 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 музыки.

У Гельмгольца было много учеников: его лекции слушали тысячи студентов. Порабо­тать в его лаборатории, поучиться искусству эксперимента приезжали многие молодые уче­ные. В их числе было немало русских физиков и физиологов, и среди них краса и гордость русской науки физик П. Н. Лебедев и физиолог И. М. Сеченов.