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Hermann von Helmholtz

(Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz; Potsdam, actual Alemania, 1821 - Charlottenburgo, id., 1894) Fisiólogo y físico alemán. Se doctoró en medicina en 1842 por el Instituto Friedrich Wilhelm de Berlín. Ejerció como profesor de fisiología en Königsberg (1849-1855), Bonn (1855-1858) y Heidelberg (1858-1871), y de física en Berlín (1871-1888); finalmente fue nombrado director del Instituto Físico-Técnico de Charlottenburgo. De sus muchas aportaciones a la ciencia destacan el invento del oftalmoscopio, instrumento diseñado para inspeccionar el interior del ojo, y del oftalmómetro, para medir su curvatura. Descubrió que el interior del oído resuena para ciertas frecuencias y analizó los sonidos complejos en sus componentes armónicos. Mostró los mecanismos de los sentidos y midió la velocidad de los impulsos nerviosos. Estudió además la actividad muscular y fue el primero en formular matemáticamente el principio de conservación de la energía.


Hermann von Helmholtz

Hijo de un profesor de segunda enseñanza de su ciudad natal, Hermann von Helmholtz realizó los primeros estudios bajo la guía de su padre; se matriculó luego en la Facultad de Medicina de Berlín y se dedicó a investigaciones de fisiología con el célebre fisiólogo G. Müller. Obtenida la graduación de doctor, entre 1843 y 1848 fue médico militar. Finalmente, en esta última fecha inició su larga actividad docente como profesor de Anatomía de la Academia de Artes de Berlín; luego fue profesor extraordinario de Fisiología en Königsberg (1849), catedrático de Anatomía y Fisiología en Bonn (1855) y de Fisiología en Heidelberg.

Su primer trabajo destacado fue la formulación exacta del principio de la conservación de la energía, descubierto pero presentado con escaso rigor por Julius von Mayer; acerca de esta cuestión escribió Helmholtz su primera obra notable, Sobre la conservación de la fuerza. Con esta célebre memoria, leída en 1847 ante la Sociedad Berlinesa de Física, Helmholtz se sitúa, junto con Mayer, James Prescott Joule, lord Kelvin y otros científicos, entre los grandes fundadores del principio de la conservación de la energía, que fue el punto cardinal de la física del siglo XIX. Helmholtz tuvo especialmente el mérito de extenderla también a los fenómenos eléctricos y magnéticos.

Sin embargo, poco después se dedicó a los temas fisiológicos; estudió singularmente algunos puntos físico-fisiológicos y estableció la teoría de las sensaciones a la cual se halla vinculado su nombre de manera particular. Alcanzaron notable fama sobre todo el Manual de óptica fisiológica, las Investigaciones sobre las sensaciones sonoras y la Teoría fisiológica de la música, textos aparecidos, junto con otras obras de menor importancia, entre 1863 y 1867.

Dividido en tres partes, que fueron publicadas respectivamente en 1856, 1860 y 1866, el Manual de óptica fisiológica incluye muchísimas investigaciones personales del autor que fueron otras tantas contribuciones al conocimiento de la anatomía del ojo, a la óptica psicológica, a la dióptrica ocular y a las sensaciones y percepciones visuales, que ya confinan con el dominio de la psicología; se describe asimismo el oftalmómetro y el oftalmoscopio de su invención. Por la agudeza y genialidad de las observaciones y de los experimentos personales y por la exactitud de la exposición, es una obra clásica dentro de su especialidad.

El tratado Investigaciones sobre las sensaciones sonoras, publicado en 1863, señaló el comienzo de una nueva historia de la acústica. El autor se pregunta ante todo cuál es la esencia de la sensación sonora, y descubre que es originada por los movimientos periódicos del aire; investiga después qué es lo que diferencia los tonos musicales entre sí y establece la existencia de tres características: intensidad, altura y timbre o cualidad. Respecto a esta última característica y de un modo particular, Helmholtz admite que es debida a la existencia de "tonos parciales superiores", que hoy llamamos "armónicos" y que se superponen a los tonos fundamentales; su número y su intensidad caracterizan el timbre de un sonido. A este propósito el autor realizó numerosos experimentos acerca del timbre de las vocales y construyó aquellos famosos resonadores que consistían en esferas huecas de distinto diámetro, cada una de las cuales entra en vibración por resonancia cuando se produce junto a ellos un sonido de período igual al suyo propio.

Helmholtz se ocupó también en esta obra de los batimientos, que estudió experimentalmente mediante una sirena polifónica de construcción propia, y estableció que cuando el número de los batimientos, dada la diferencia de la frecuencia, para dos tonos sencillos, es menor de cierto número (132), se obtiene, en general, disonancia. Ésta, además, alcanza su punto máximo cuando los batimientos son treinta y tres por segundo. Las cosas se complican cuando los tonos van acompañados de tonos parciales superiores, porque entonces es necesario considerar también los batimientos entre aquéllos y éstos y los tonos fundamentales. Por medio de estas investigaciones Helmholtz llegó a una explicación de la armonía por la cual, en la música, los efectos más agradables son proporcionados por las relaciones más sencillas entre las vibraciones; y con esto contestaba a una de las cuestiones más discutidas desde Pitágoras en adelante.

También su Teoría fisiológica de la música, cuya primera edición se publicó en 1863, es una obra verdaderamente sólida. Helmholtz redujo en ella a un cuerpo homogéneo y magníficamente ordenado todo un conjunto de nociones y de hechos ya descubiertos por músicos eminentes, físicos y fisiólogos ilustres (como Rameau en lo que respecta a las relaciones de los sonidos, o los trabajos de Sauveur sobre la disonancia y de Corti acerca del órgano auditivo, entre otros), codificándolos y explicándolos tanto matemática como mecánicamente, y añadiendo numerosas contribuciones personales.

Uno de los problemas más agudamente tratados en esta obra es el de la resonancia, ya en sí misma, como fenómeno físico, ya en relación con el oído, como hecho fisiológico. Estudió asimismo la causa física de los diferentes timbres, y estableció que el timbre de un sonido complejo depende solamente del número y de la intensidad de los sonidos parciales, pero no de su diferencia de fase, con tal que se trate de sonidos musicales no asociados a ruidos. Koenig presentó objeciones a esta conclusión algo arriesgada, pero concluyó que las diferencias de timbre debidas a las diferencias de fase, si existen, no son fáciles de descubrir. Confirmó también que la ley de parentesco entre los sonidos es una cuestión de consonancia o disonancia.

A la vez que redactaba estas obras fundamentales, Hermann von Helmholtz había ido renovando a través de estudios e investigaciones de gran trascendencia su interés juvenil por la física; y, así, en 1871 fue nombrado titular de la cátedra de Física y director del Instituto anejo de la Universidad de Berlín, y en 1888 presidente del Instituto Físico-Técnico de Charlottenburgo, recién fundado. En el campo de la física se ocupó en particular de los fenómenos ondulatorios; ya en 1858 había llegado a formular de manera matemática las leyes sobre el movimiento vertiginoso de los fluidos, con lo cual inició un nuevo capítulo de la mecánica, por él mismo completado poco después mediante profundas investigaciones acerca del movimiento ondulatorio de los fluidos, preparación de la teoría atómica del inglés Thomas Thomson.

En la mecánica analítica aplicó a la electrodinámica el principio de la mínima acción, lo cual, a través de estudios cada vez más profundos, le llevó a la formulación de una nueva teoría del electromagnetismo, más completa que la de James Maxwell. En 1881, al estudiar los efectos electrolíticos de la corriente, intuyó el concepto de los quanta. Finalmente, con la aplicación del principio de la conservación de la energía a los procesos químicos, hizo progresar notablemente la química física y la termodinámica.

Es preciso destacar, además, las teorías gnoseológicas de Helmholtz, inspiradas en doctrinas empiristas, sobre los fundamentos intuitivos de la geometría y las categorías esenciales de la ciencia de la naturaleza, teorías que expuso en Contar y medir (1887). Además de las obras ya mencionadas cabe citar las Conferencias de ciencia popular (1865-1870) y las Colecciones de disertaciones científicas (1882-1895). Las lecciones universitarias de física de Helmholtz aparecieron póstumas en 1897-98 en cinco tomos, bajo el título Conferencias de física teórica. En 1882 había recibido del rey de Prusia un título nobiliario.

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