中外物理學(xué)家小傳：亥姆霍茲

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1、中外物理學(xué)家小傳：亥姆霍茲　　德國物理學(xué)家、生理學(xué)家。使他在科學(xué)界最負盛名的是能量守恒定律的提出。1821年10月31日生于柏林波茨坦的一個中學(xué)教師家庭。中學(xué)畢業(yè)后由于經(jīng)濟困難不能進人柏林大學(xué)學(xué)習物理，以畢業(yè)后在軍隊服役8年為條件換取公費進入柏林皇家軍事醫(yī)學(xué)院。但他在學(xué)習期間仍努力在柏林大學(xué)旁聽，并自學(xué)了伯努利、康德、拉普拉斯、畢奧等人的著作。1842年獲醫(yī)學(xué)博士學(xué)位，被任命為波茨坦駐軍軍醫(yī)。這期間他開始研究生理學(xué)特別是感覺生理學(xué)。他提倡以物理學(xué)、化學(xué)為基礎(chǔ)來研究生物學(xué)：受李比希的《動物化學(xué)》的影響，提出體溫和肌肉的作用食物的燃燒熱。通過對動物體的大量實

2、驗，總結(jié)出“一種自然力如果由另一種自然力產(chǎn)生時，其中當量不變?！边@最終導(dǎo)致他明確地提出能量守恒定律。1847年他在新成立的德國物理學(xué)會發(fā)表了著名的“關(guān)于力的守恒”講演。從而第二年被特許從軍隊退役，擔任柯尼斯堡大學(xué)的生理學(xué)副教授。　　亥姆霍茲在這次著名的講演中，從當時已有的科學(xué)成果第一次用數(shù)學(xué)方式詳細地提出今天大家所理解的能量守恒定律。主要論點是：①一切科學(xué)都可以歸結(jié)到力學(xué)；②證明了牛頓力學(xué)和拉格朗日力學(xué)在數(shù)學(xué)上是等價的，因而可以用拉格朗日的方法以力所傳遞的能量或它所作的功來量度力；③所有這種能量是守恒的。他討論了當時已知的力學(xué)的、熱學(xué)的、電學(xué)的、化學(xué)的各

3、種科學(xué)成果，嚴謹?shù)卣撟C了各種運動中能量的守恒定律。他還進一步明確了力學(xué)中的“勢能”概念，給出了萬有引力場和電場的勢能表示式。這次講演內(nèi)容后來寫成專著《力之守恒》，于1853年發(fā)表。德國醫(yī)生邁爾于1842年偏重于從一般哲學(xué)方面即自然力的相互聯(lián)系方面提出能量守恒的概念，英國物理學(xué)家焦耳從實驗方面1843年測定了熱功當量值，而亥姆霍茲則是從物理理論方面論證了能量轉(zhuǎn)換的規(guī)律性。所以，提出能量守恒定律的榮譽通常歸之于亥姆霍茲、邁爾和焦耳三人?！　?871年開始，亥姆霍茲的研究方向轉(zhuǎn)向物理學(xué)。在電磁理論方面，他測出電磁感應(yīng)的傳播速度為314000km／s，由法拉第

4、電解定律推導(dǎo)出電可能是粒子。由于他的一系列講演，麥克斯韋的電磁理論才真正引起歐洲大陸物理學(xué)家的注意，并且導(dǎo)致他的學(xué)生赫茲于1887年用實驗證實電磁波的存在以及取得一系列重大成果。在熱力學(xué)研究方面，于1882年發(fā)表論文《化學(xué)過程的熱力學(xué)》，他把化學(xué)反應(yīng)中的“束縛能”和“自由能’區(qū)別開來，指出前者只能轉(zhuǎn)化為熱，后者卻可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。他從克勞修斯的方程，導(dǎo)出了后來稱作的吉布斯－亥姆霍茲方程。他還研究了流體力學(xué)中的渦流、海浪形成機理和若干氣象問題?！　『ツ坊羝澋囊簧?，研究領(lǐng)域十分廣泛，除物理學(xué)外，在生理光學(xué)和聲學(xué)、數(shù)學(xué)、哲學(xué)諸方面都作出了重大貢獻。他測

5、定了神經(jīng)脈沖的速度，重新提出托馬斯·楊的三原色視覺說研究了音色、聽覺和共鳴理論，發(fā)明了驗?zāi)跨R、角膜計、立體望遠鏡。他對黎曼創(chuàng)立的非歐幾何學(xué)也有研究。曾榮任柏林大學(xué)校長和國家物理工程研究所所長，主張基礎(chǔ)理論與應(yīng)用研究并重。他的成就被國際學(xué)術(shù)界所承認，1860年被選為倫敦皇家學(xué)會會員，并獲該會1873年度科普利獎?wù)隆！　?894年9月8日，這位多才多藝的科學(xué)家于柏林附近的夏洛騰堡逝世。