Mathématiciens

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Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz

Date de naissance:

Endroit de naissance:

Date de la mort:

Endroit de la mort:

31 Aug 1821

Potsdam, Germany

8 Sept 1894

Berlin, Germany

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ATTENTION - traduction automatique de la version anglaise

Hermann von Helmholtz 's père était Ferdinand Julius août Helmholtz tandis que sa mère est Caroline Penn. Hermann était l'aîné de ses parents, quatre enfants. Son enfance a une forte influence sur les deux son caractère et sa carrière plus tard. En particulier, les vues sur la philosophie détenus par son père Helmholtz limité ses propres vues.

Ferdinand Helmholtz avait servi dans l'armée prussienne dans la lutte contre Napoléon. En dépit d'une bonne formation universitaire en philologie et de la philosophie, il est devenu un professeur de gym à Potsdam. Il a été un travail mal payé et Hermann a été élevé dans des conditions difficiles financièrement. Ferdinand a été un homme et artistique de son influence signifie que Hermann a grandi d'un solide amour de la musique et la peinture. Caroline Helmholtz est la fille d'un officier d'artillerie. De son Hermann héréditaire:

... placidity et la réserve qui a marqué son personnage plus tard dans la vie.

Hermann assisté à Potsdam Gymnase où son père a enseigné la philologie classique et la littérature. Ses intérêts étaient à l'école principalement en physique et il aurait aimé avoir étudié ce sujet à l'université. La situation financière de la famille, toutefois, signifiait qu'il ne pouvait étudier à l'université si il a reçu une bourse d'études. Un tel soutien financier est disponible uniquement pour certains sujets et le père de Hermann convaincu qu'il devrait étudier la médecine qui a été appuyée par le gouvernement.

En 1837, Helmholtz a reçu une subvention du gouvernement pour lui permettre d'étudier la médecine au Royal Friedrich-Wilhelm Institut de Médecine et Chirurgie à Berlin. Il n'a pas reçu l'argent sans condition, toutefois, et il a dû signer un document promettant de travail pour dix ans comme médecin dans l'armée prussienne après avoir obtenu son diplôme. En 1838, il a commencé ses études à Berlin. Bien qu'il soit officiellement étudiant à l'Institut de médecine et de chirurgie, soit à Berlin, il avait la possibilité de participation à des cours à l'Université. Il a eu cette chance, assister à des conférences en chimie et en physiologie.

Compte tenu de Helmholtz contributions aux mathématiques plus tard dans sa carrière, il serait raisonnable de s'attendre à lui avoir pris des cours de mathématiques à l'Université de Berlin à ce moment-là. Cependant, il n'a pas, plutôt, il a étudié les mathématiques sur le sien, la lecture des oeuvres de Laplace, Biot et Daniel Bernoulli. Il lit également la philosophie travaille en ce moment, en particulier les œuvres de Kant. Sa carrière a commencé en 1841 quand il a commencé à travailler sur sa thèse. Il a rejeté la direction que la physiologie a été prise qui a été fondée sur les forces vitales qui ne sont pas de nature physique. Helmholtz fortement plaidé en faveur d'fondateurs physiologie complètement sur les principes de la physique et la chimie.

Helmholtz est diplômé de l'Institut de médecine à Berlin en 1843 et a été affecté à un régiment militaire à Potsdam, mais passé tout son temps libre à faire des recherches. Son travail reste concentré, comme nous l'avons fait remarquer plus haut, de montrer que la force musculaire ont été tirées des produits chimiques et des principes physiques. Si certaines des grandes forces étaient présents, il a fait valoir, en mouvement perpétuel deviendrait possible. En 1847, il publia ses idées dans un document très important Über die Erhaltung der Kraft qui a étudié les mathématiques principes qui sous-tendent la conservation de l'énergie.

Helmholtz a plaidé en faveur de la conservation de l'énergie en utilisant des arguments philosophiques et arguments physiques. Il a fondé de nombreuses idées sur les travaux antérieurs par Sadi Carnot, Clapeyron, Joule et d'autres. Cette arguments philosophiques se sont dès le début dans ce travail est typique de toutes les contributions de Helmholtz. Il a fait valoir que des sciences physiques ont dû mener des expériences pour trouver des lois générales. Puis argument théorique (citant le papier):

... s'efforce de déterminer les causes inconnues des processus de leurs effets visibles, il cherche à comprendre selon les lois de la causalité. ... Théorique des sciences naturelles doit, donc, si elle n'est pas de reste contenu avec une vue partielle de la nature des choses, prendre une position en harmonie avec la conception actuelle de la nature de simples forces et les conséquences de cette conception. Sa tâche sera achevée lorsque la réduction des phénomènes à de simples forces est achevé, et quand il peut en même temps être prouvé que la réduction accordée est la seule possible les phénomènes qui le permettent.

Il a montré que l'hypothèse que les travaux puissent pas toujours être produit à partir de rien a conduit à la conservation d'énergie cinétique. Ce principe a ensuite appliqué à une variété de situations différentes. Il a démontré que, dans diverses situations où l'énergie semble être perdu, il est en fait transformée en énergie thermique. Cela se produit dans des collisions, l'expansion des gaz, la contraction musculaire, et d'autres situations. Le document se penche sur un grand nombre d'applications, y compris l'électrostatique, galvanique phénomènes et l'électrodynamique.

Le document est une contribution importante et il a été rapidement perçue comme telle. En fait, il a joué un rôle important dans la carrière de Helmholtz pour l'année suivante, il a été libéré de son obligation de servir une armée comme médecin afin qu'il puisse accepter le poste vacant de président de physiologie à Königsberg. Il a épousé Olga von Velten, le 26 août 1849 et s'installe à une carrière universitaire.

D'une part, sa carrière a progressé rapidement à Königsberg. Il a publié d'importants travaux sur l'optique physiologique et physiologiques acoustique. Il a reçu beaucoup d'éloges pour son invention de l'ophtalmoscope en 1851 et rapidement acquis une solide réputation internationale. En 1852, il a publié d'importants travaux sur l'optique physiologique avec sa théorie de la vision des couleurs. Toutefois, des expériences qu'il a effectuée à cette occasion l'a amené à rejeter Newton l 'théorie de la couleur. Ce document a été critiqué à juste titre par Grassmann et Maxwell. Helmholtz a toujours été prêt à admettre ses erreurs et, en fait, il l'a fait juste ces trois ans plus tard quand il a publié de nouveaux résultats expérimentaux montrent que de ceux de son document de 1852 est incorrect.

Une visite à la Grande-Bretagne en 1853 a vu une forme importante d'amitié avec William Thomson. Toutefois, d'autre part, il ya eu des problèmes à Königsberg. Franz Neumann, le professeur de physique à Königsberg a été impliqués dans des différends concernant la priorité Helmholtz et le temps froid à Königsberg a un effet néfaste sur sa femme de santé délicate. Il a demandé une circuler et, en 1855, a été nommé à la chaire vacante de l'anatomie et la physiologie à Bonn.

En 1856, il publie le premier volume de son Manuel de l'optique physiologique, puis en 1858 il a publié son document important dans Journal de Crelle sur la motion d'un fluide parfait. Helmholtz du papier Über Integrale der hydrodynamischen Gleichungen, welche den Wirbelbewegungen correspondent a commencé en décomposant le mouvement d'un fluide parfait en traduction, la rotation et de déformation. Helmholtz tourbillon lignes définies comme des lignes qui coïncide avec la direction de l'axe de rotation du fluide, et tubes vortex de paquets de vortex lignes par une infime élément de la zone. Helmholtz a montré que les tubes vortex dû fermer en place et que les particules dans un tourbillon tube à tout instant resterait dans le tube indéfiniment si peu importe à quel point le tube a été faussée, il conserverait sa forme.

Helmholtz est conscient des idées topologiques dans son document, en particulier le fait que la région en dehors d'un tube tourbillon est multi-connexe qui l'a amené à envisager de valeurs multiples fonctions potentielles. Il a décrit ses conclusions théoriques au sujet de deux anneaux circulaires tourbillon commun avec un axe de symétrie de la manière suivante:

Si les deux ont le même sens de rotation ils se déroulera dans le même sens, et l'anneau devant lui-même, veut sans cesse agrandir et déplacer plus lentement, tandis que la seconde sera une opération de rétrécissement et aller plus vite, si les vitesses de traduction ne sont pas trop différentes, le deuxième finalement atteindre le premier et le passer à travers. Ensuite, le même jeu sera répétée avec l'autre anneau, de sorte que la boucle passe à tour de rôle par un l'autre.

Ce document, très rigoureux dans son approche mathématique, n'a pas attiré beaucoup d'attention à l'époque, mais son impact sur les travaux futurs par Tait et Thomson a été très marquée. Pour plus de détails sur l'impact de ce travail, en particulier les résultats de Helmholtz sur les tourbillons, voir l'article Topologie écossais et la physique mathématique.

Avant la publication de ce document Helmholtz est devenu mécontent de son nouveau poste à Bonn. Une partie du problème semble tourner autour du fait que le président en cause l'anatomie et des plaintes ont été faites au ministre de l'éducation que ses conférences sur ce thème étaient incompétents. Helmholtz a réagi vivement à ces critiques qui, at-il estimé, sont faites par les traditionalistes qui ne comprend pas sa nouvelle approche mécanique de l'objet. Il est un peu étrange position de Helmholtz à être dans le car il a une très solide réputation comme un des plus importants monde scientifique. Quand on lui a offert la chaire à Heidelberg en 1857, il n'a pas accepter à la fois cependant. Lorsque d'autres édulcorants ont été avancées en 1858 pour inciter à accepter, comme la promesse de mettre en place une nouvelle Institut de physiologie, Helmholtz convenu.

Helmholtz subi quelques problèmes personnels. Son père est mort en 1858, puis à la fin de 1859 son épouse, dont la santé n'a jamais été bonne, est décédé. Il a été laissé pour mettre en place deux jeunes enfants et dans les dix-huit mois, il remarié. Le 16 Mai 1861 Helmholtz mariés Anna von Mohl, la fille d'un autre professeur à Heidelberg:

Anna, qui par la suite de Helmholtz avait trois enfants, a été un attrayantes, sophistiquées femme considérablement plus jeune que son mari. Le mariage a ouvert une période plus large de contacts sociaux pour Helmholtz.

Certains de ses travaux les plus importants a été faite alors que il a occupé ce poste à Heidelberg. Il a étudié la physique mathématique et acoustique produisant une vaste étude en 1862 qui portait sur la théorie musicale et la perception du son. En mathématiques annexes, il a préconisé l'utilisation des séries de Fourier. En 1843 Ohm a déclaré le principe fondamental de la physiologie acoustique, préoccupé par la façon dont une combinaison entend tons. Helmholtz a expliqué l'origine de la musique sur la base de ses hypothèses fondamentales physiologiques. Il a formulé une théorie de résonance de l'audition qui a fourni une explication physiologique de Ohm l 'principe. Ses contributions à la théorie de la musique sont abordés tout à fait.

De près de 1866 Helmholtz ont commencé à se déplacer loin de la physiologie et de déplacer plus vers la physique. Lorsque le président de la physique à Berlin est devenu vacant en 1870, il fait part de son intérêt pour le poste. Kirchhoff était l'autre principal candidat et parce qu'il était considéré comme un enseignant supérieur à Helmholtz lui a offert le poste. Toutefois, lorsque Kirchhoff a décidé de ne pas accepter Helmholtz était en position de force. Il a réussi à négocier un salaire élevé en plus d'avoir la Prusse d'accord pour construire une nouvelle physique institut sous le contrôle de Helmholtz à Berlin. En 1871, il a pris ses fonctions.

Helmholtz a commencé à enquêter sur les propriétés de non-euclidienne l'espace autour du temps ses intérêts se tournent vers la physique en 1867. Bernardo dans écrit:

Dans la deuxième moitié du 19 e siècle, les scientifiques et les philosophes ont participé à un débats houleux sur les principes de la géométrie et sur la validité de ce qu'on appelle le non-géométrie euclidienne. ... Helmholtz de recherche sur le sujet a commencé entre 1867 et 1868. Passer de l'observation que nos facultés géométriques dépendent de l'existence, dans la nature, de corps rigides, il a présumé qu'il avait donné une preuve que la géométrie euclidienne était la seule compatible avec ces organismes, le maintien, dans le même temps, empirique, pas a priori, l'origine de la géométrie. En 1869, après Beltrami l 'lettre ... il s'est rendu compte qu'il avait fait une erreur: le concept empirique d'un corps rigide et les mathématiques ne suffisent pas pour caractériser la géométrie euclidienne. L'année suivante, en partageant pleinement les mathématiques itinéraire qui, par le biais de Gauss, Riemann, Lobachevsky et Beltrami, a conduit à la création de la nouvelle géométrie, il a proposé de diffuser ces connaissances parmi les philosophes, tout en critiquant le système kantien. Cela a marqué le début d'une discussion philosophique chauffée qui a conduit Helmholtz en 1878 pour tenter d'apaiser les critiques de l'a priori kantien.

Un des principaux sujets qui occupent Helmholtz après sa nomination à Berlin a été l'électrodynamique. Il s'est entretenu avec la compatibilité Weber de Weber de l 'électrodynamique avec le principe de la conservation de l'énergie. En fait, l'argument a été chauffé et a duré tout au long des années 1870. Il a été un argument qui ni vraiment gagner et les années 1880 a vu Maxwell 's théorie acceptée. Helmholtz a tenté de donner une base mécanique à la thermodynamique, et il a également essayé de tirer Maxwell 's équations du champ électromagnétique du moins principe d'action.

R Steven Turner écrit:

Helmholtz a consacré sa vie à la recherche de la grande unification de principes qui sous-tendent la nature. Sa carrière a commencé avec un de ces principes, celui de l'énergie, et a conclu avec un autre, que de moins d'action. Pas moins de la génération idéaliste avant lui, il aspirait à comprendre l'ultime, subjective sources de connaissances. Ce désir a trouvé son expression dans sa détermination à comprendre le rôle des organes des sens, comme les médiateurs de l'expérience, dans la synthèse des connaissances.

Pour cette continuité avec le passé Helmholtz et sa génération a apporté deux éléments nouveaux, une profonde aversion pour la métaphysique et une dépendance undeviating sur les mathématiques et le mécanisme. Helmholtz envers la portée et la profondeur caractéristique de son plus grand travail en grande partie à la mathématique expérimentale et l'expertise qui a amené à la science. ... Helmholtz a été le dernier grand savant dont les travaux, dans la tradition de Leibniz, adopté toutes les sciences, ainsi que la philosophie et des beaux-arts.

Source:School of Mathematics and Statistics University of St Andrews, Scotland