Cunoscut sub porecla afectuoasă de „Cancelar imperial al fizicii germane" de către colegii săi, Hermann von Helmholtz este o figură proeminentă a renaşterii ştiinţifice din Germania secolului al XIX-lea. El a avut contribuţii fundamentale în domeniul fiziologiei şi al fizicii şi, de asemenea, a fost autorul câtorva invenţii vitale în optică şi în acustică.

Apreciat drept unul dintre cei mai mari oameni de ştiinţă care au făcut cercetări în mai multe domenii, Helmholtz şi-a canalizat preocupările spre termodinamică, electricitate, electrodinamică şi hidrodinamică. Exercitând o puternică influenţă asupra altor oameni de ştiinţă, printre care se numără figuri ilustre de talia lui Heinrich Hertz şi Max Planck, Helmholtz a dominat ştiinţa de la Universitatea din Berlin în perioada în care a avut loc incubaţia revoluţiei ştiinţifice în fizică la începutul secolului XX.

„În calitate de confident al împăraţilor şi industriaşilor, al artiştilor şi al filozofilor societăţii, al oamenilor de ştiinţă şi al oficialităţilor guvernamentale deopotrivă", scria nu de mult Richard I. Kremer, „Helmholtz s-a impus ca lider politic şi chiar spiritual al puternicei comunităţi ştiinţifice germane."

Hermann von Ludwig Ferdinand von Helmholtz, acesta fiind numele lui după ce a primit, spre sfârşitul vieţii, un titlu nobiliar, s-a născut pe 31 august 1821 la Potsdam, lângă Berlin. Mama lui, Caroline Penn, era urmaşă a lui William Penn. Fiind foarte fragil în tinereţe, el a avut o relaţie foarte apropiată cu tatăl său, care preda filozofia şi literatura la Universitatea din Potsdam.

Ferdinand Helmholtz era un om sensibil şi cu o considerabilă cultură, care l-a învăţat pe fiul său latina şi greaca, dar şi ebraica, franceza, engleza, araba şi italiana. Tot el l-a iniţiat pe Hermann în tainele filozofiei transcendentale a lui Hegel şi în scrierile lui Kant.

Deşi Helmholtz s-a simţit atras de fizică de la o vârstă fragedă, familia lui nu avea posibilităţi financiare ca să-i asigure o instruire universitară. In schimb, el a urmat cursurile Institutului Medical Friedrich Wilhelm, începând cu 1838, scutit de taxe de şcolarizare în schimbul unui stagiu în armată ca medic militar. În 1842, Helmholtz şi-a luat diploma, după ce a studiat cu bine cunoscutul fiziolog şi anatomist Johannes Muller.

Teza lui de absolvire, pe tema structurii sistemului nervos al animalelor nevertebrate, reflectă interesul manifestat pentru domenii ca: fiziologia, fizica şi electricitatea. După aceea, Helmholtz a servit cinci ani în armată. Deoarece i se oferise un post în oraşul său natal, a putut să-şi continue studiile şi să-şi amenajeze chiar un laborator în timpul orelor de muncă, fiind la curent cu ultimele descoperiri ştiinţifice. În 1848 i s-a permis să părăsească serviciul militar şi să ocupe un post la Universitatea din Konigsberg.

Helmholtz s-a alăturat opozanţilor vitalismului, doctrina potrivit căreia toate fiinţele au nevoie de o „forţă vitală" ce nu poate fi explicată de chimie sau fizică. În 1842, Julius Robert von Mayer, studiind metabolismul corpului uman, ajunsese la concluzia că energia chimică şi căldura se pot exprima cantitativ în aceleaşi unităţi de măsură. În 1845 el a extins ideea la fenomenele electromagnetice şi chimice. Helmholtz nu aflase despre rezultatele acestuia atunci când şi-a prezentat lucrarea „Despre conservarea energiei" în faţa Societăţii Fizice din Berlin, în 1847.

Dar el a emis ipoteza similară potrivit căreia există o unitate esenţială a materiei, care nu are nevoie de ideile vitalismului: căldura si contracţia musculară la animale sunt rezultatele unor reacţii fizice şi chimice. Ca şi Mayer în articolul său intitulat „Despre conservarea energiei", el a fundamentat ceea ce avea să fie mai târziu prima lege a termodinamicii, care defineşte căldura drept o formă de energie.

Teoria lui Mayer nu a fost imediat acceptată, ceea ce a şi condus la nebunia acestuia, dar concluziile similare ale lui Helmholtz erau susţinute de o argumentare matematică mult mai complexă. Importanţa ei nu a fost recunoscută peste noapte, dar chiar dacă s-ar fi rezumat doar la această lucrare, Helmholtz şi-ar fi câştigat respectul comunităţii ştiinţifice din secolul XX.

În 1851, pe când cerceta luminozitatea ochiului, Helmholtz a inventat oftalmoscopul. După cum a explicat ulterior, şi-a dat seama de faptul că, atunci când examinează ochii, lumina roşie este reflectată înapoi. Mai înainte, Ernst von Brucke remarcase că pupila se lărgeşte şi se îngustează reflex, dar „nu se întrebase ce imagine reflecta ochiul iluminat".

De fapt, sursa reflexiei este retina sensibilă la lumină. Helmholtz a construit un instrument simplu, o oglindă concavă cu o gaură în mijloc. Aparatul nu a funcţionat la început „şi dacă n-aş fi fost ferm convins că este posibil să vezi fundul ochiului, retina, nu aş fi insistat. Dar după o săptămână am reuşit pentru prima oară să văd retina unui om în viaţă".

Helmholtz a creat şi oftalmometrul, cu care se măsoară curbura ochiului, făcând posibilă stabilirea gradului de astigmatism. Descoperire considerată de oftalmologul von Grafe „cea mai importantă dintre toate invenţiile", oftalmometrul a consolidat reputaţia de care se bucura Helmholtz. Acesta a adus şi alte contribuţii la studiul vederii, iar în 1856 a publicat primul său volum din Handbuch der Physiologischen Optik, tradus în 1924 în engleză sub numele Treatise on Physiological Optics - „Tratat de optică fiziologică".

Lista realizărilor lui Helmholtz începând din anii 1850 este impresionantă. El a inventat în 1852 miograful şi a folosit acest dispozitiv de măsură pentru a face prima evaluare a vitezei impulsului nervos. De asemenea, a rectificat teoria vederii culorilor elaborată de Thomas Young, astfel încît aceasta a devenit o explicaţie cuprinzătoare şi convingătoare. De remarcat că a studiat şi urechea, ajungând la o înţelegere mai bună a structurii acesteia.

Au devenit celebre cercetările lui în domeniul acusticii, culminând cu formularea teoriei rezonanţei în explicarea auzului. În 1863, în lucrarea intitulată Despre senzaţia de ton ca o bază fiziologică a teoriei muzicii, el a oferit o explicaţie mecanicistă a esteticii muzicale care, în linii mari, este valabilă şi astăzi.

În 1855, Helmholtz s-a mutat la Universitatea din Bonn, iar trei ani după aceea, la Universitatea din Heidelberg, unde se înfiinţase, la cererea lui, un institut de fiziologie. Totuşi, spre sfârşitul anilor 1860 Helmholtz a ajuns la concluzia că domeniul fiziologiei, aflat într-o rapidă extindere, nu mai poate fi investigat în ansamblul său. Prin urmare, şi-a canalizat preocupările în direcţia fizicii. În 1871, el a acceptat prestigiosul post de profesor de fizică la Universitatea din Berlin.

În scurt timp el avea să se distingă prin contribuţiile la teoriile mecanicii, dinamicii fluidelor şi electromagnetismului. Din punct de vedere istoric, marea lui contribuţie la dezvoltarea fizicii germane a constat în reorientarea acesteia spre aprecierea lucrărilor lui Michael Faraday şi James Clerck Maxwell. În timp ce contribuţia lui Maxwell în domeniul electromagnetismului se concretizase într-o teorie a câmpurilor care avea să dea naştere curând la o teorie noua asupra materiei, ideea dominantă în fizica germană a epocii pe tema electromagnetismului era aceea a „acţiunii la distanţă".

Treptat, Helmholtz a ajuns să accepte ideile lui Maxwell, implicit teoria particulelor în cazul fenomenelor electrice. „Dacă acceptăm ipoteza că substanţele elementare [elementele] sunt compuse din atomi", scria Helmholtz în 1881, „se impune concluzia că şi electricitatea, pozitivă şi negativă deopotrivă, este divizată în porţiuni elementare care se comportă ca nişte atomi de electricitate".

Încurajat de Helmholtz, studentul său Heinrich Hertz avea să confirme experimental în 1886 ecuaţiile lui Maxwell. Helmholtz a anunţat entuziasmat descoperirea lui Hertz la Societatea Fizică din Berlin: „Domnilor", a exclamat el, „sunt pe cale să vă împărtăşesc astăzi cea mai importantă descoperire din secolul nostru înregistrată în fizică".

Helmholtz însuşi a încercat să reducă electrodinamica la un set de idei matematice, dar efortul lui s-a soldat cu un eşec în special deoarece fizica clasică îşi atinsese limitele. Alte descoperiri importante aveau să se producă abia după soluţionarea problemei corpului negru de către Max Planck şi descoperirea razelor X în preajma anului 1900.

Personalitate impresionantă, Hemlholtz era în 1885 liderul de necontestat al ştiinţei germane. El a fost mentorul unui mare număr de studenţi care au devenit ulterior mari fizicieni. Savantul reuşea să recupereze carenţele în materie de umor şi căldură personală printr-o integritate morală, o preocupare permanentă pentru formarea studenţilor săi şi într-o oarecare măsură prin carismă.

Max Planck, care a pus bazele teoriei cuantice, a evocat una din întrevederile cu Helmholtz pe care îl percepea ca pe un tată: „Atunci când în timpul unei discuţii [Helmholtz] se uita la mine cu ochii aceia calmi, cercetători, pătrunzători şi neîndurători, mă simţeam cuprins de o încredere şi devoţiune filială fără margini..." Iar asta deşi Helmholtz nu excela prin tactul său pedagogic.

Planck a menţionat, totodată, că „Helmholtz nu îşi pregătea niciodată cursurile cum trebuie. El vorbea liber şi îşi întrerupea adesea discursul... iar noi aveam impresia clară că ora îl plictiseşte în aceeaşi măsură ca şi pe noi".

Prima soţie a lui Helmholtz a fost Olga von Velten, cu care a avut doi copii. La doi ani după moartea acesteia, în 1859, se va recăsători cu Anna von Mohl, o femeie cu mulţi ani mai tânără decât el, care i-a dăruit alţi trei copii. În 1883, Helmholtz a primit un titlu nobiliar ereditar. Spre sfârşitul vieţii a suferit de migrene cumplite, asociate cu stări depresive. Helmholtz a murit în urma unui atac de apoplexie pe 8 septembrie 1894, fiind, după R. Stevens Turner, „ultimul savant în tradiţia lui Leibniz, care a abordat toate ştiinţele, inclusiv filozofia şi artele".

RECENT

Aspecte epidemilogice ale izbucnirilor cu boli diareice acute în Republica Moldova (Nadejda Gafin, Aliona Nastas, Ion Bîrcă, Adrian Cotelea, Vasile Sofronie)
02.01.2020

În articol sunt prezentate unele aspecte epidemiologice ale izbucnirilor cu boli diareice acute (BDA) în Republica Moldova în anii 2014-2 [ ... ]

Impactul asupra sănătății și cel socioeconomic al morbidității prin varicelă în Republica Moldova (Silvia Negară, Vasile Sofronie)
02.01.2020

A fost studiată și analizată epidemilogic morbiditatea prin varicelă în Republica Moldova în perioada 1985-2017. Studiul dat este unul [ ... ]

2018 Sănătatea - Publicaţie de sănătate şi divertisment