亥姆霍兹：罕有的全才

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1、亥姆霍兹：罕有的全才十九世纪下半叶的德国已成为世界科学中心，其科学界真可谓群星灿烂、人才辈出。亥姆霍兹正是这个科学家群体中的一颗光彩照人的巨星。他既有渊博的知识，又具有融实验家和理论家为一体的非凡天才，在其所涉猎的许多领域中都作出了杰出的贡献。为此，医学、生理学、化学、物理学、数学、哲学、美学等学科都为拥有亥姆霍兹而倍感光荣。他的科学贡献之大，仅从亥姆霍兹微分方程、亥姆霍兹方程、亥姆霍兹双电层、亥姆霍兹流动、亥姆霍兹自由能、亥霍姆兹线圈、亥姆霍兹共鸣器、杨－亥姆霍兹三色学说，以及他的学生维恩（uller）的生理学课程所吸引

2、。另一件对他来说特别有意义的事情是，他被学院图书馆指定为助理馆员，馆内丰富的资料给他提供了充足的精神食粮。正如他于１８３９年３月给父母的信中所说：“助理馆员的工作每周要花去我两个小时，但这是从馆藏的大量旧文献中发现有价值的东西的最好方式”。（〔１〕，ｐ．１９）正是在这期间，他自学了欧拉（Euler）、伯努利（D.Bernoulli）、达兰贝尔（dAlembert）、拉格朗日（Lagrange）和其它科学家的重要著作，从而大大提高了自己的数学物理水平。１８３９年夏季学期的课程依然十分紧张，其内容包括动物化学、植物学、自然史

3、、生理学、化学、历史、拉丁语、法语等课程。但亥姆霍兹仍然挤出时间欣赏希腊著名文学作品。１８４０年冬季学期一开始，在充分准备基础上，亥姆霍兹顺利通过了解剖学实验考试。此后便开始了自己独立的科学研究和博士论文工作。１８４０年冬季—１８４１年夏季，亥姆霍兹致力于拓宽自己的知识，特别是数学和力学知识。１８４１年底，他开始考虑生理学问题并与缪勒的学生布吕克（Brucke,E.）、杜布瓦－莱蒙（duBois-Reymond,E）等人密切交往，并很快成为这个团体中的一员。他们之间的交流、讨论使彼此受益匪浅。正如亥姆霍兹在回忆这段宝贵时光

4、时所说的那样：“与这些杰出人物的交往能改变人的价值观，这种智力交流是人生最有意义的经历”（〔１〕，ｐ．２２）。这个团体的目标在于把心理学与物理学结合起来，从而把心理学建立在牢固的物理学基础上。在这个小组的所有成员中，亥姆霍兹所表现出的数学才能远非他人所能及。他那深厚的数学基础已经预示了一个杰出的数学家在生理学、物理学等领域中的光辉未来。老师缪勒极力反对当时流行的关于生命本质的各种形而上学学说，主张一切科学概念都建立在严格的经验基础之上，倡导生理学研究中应用归纳方法、反对演绎方法。正是在这种影响下，亥姆霍兹利用自己节省下来的

5、生活津贴买到的一个小显微镜和几本物理、化学教科书为条件开始了自己的生理学方面的博士论文。１８４２年８月，他向缪勒提交了有关神经生理学内容的博士论文。缪勒认为论文的选题意义重大，但要使理论无懈可击还必须做另外一些动物实验。９月底他到夏特里（Charite)医院做实习外科医生，这是一件费时而又繁忙的工作，但亥姆霍兹认为这是非常有趣和有益的工作。与此同时，他还挤时间去按着导师缪勒的意见修改和扩充自己已有的研究。１１月２日，他向缪勒提交了题为“无脊椎动物神经系统的结构”的论文。这是一篇非常出色的论文。他关于神经细胞的中枢特性和神经

6、纤维发源于神经节细胞的发现被生理学家看作是病理学和神经生理学的组织学基础，是他对微观解剖学作出的一流贡献。通过与缪勒的接触和自己的科学实践，亥姆霍兹逐渐摆脱了关于科学的形而上学观点而倾向于科学的经验主义。面对当时讨论热烈的有关活力的存在及本质的问题，亥姆霍兹有着自己正确的判断。在他看来，活力可以突然产生和突然消失而不转化为它物是一个物理悖论，是与已知的力学原理不相符的。然而，他也深知提出这一观点的时机还不成熟，因为正如老师缪勒教导的那样：只有严格的、有条理的实验才能使科学原理成为可接受的和基础牢固的。于是，在取得博士学位之

7、后，他利用缪勒实验室的良好设备对“活力”概念开始了扎实的研究。１８４３年发表的题为“论发酵和腐烂的本质”的论文，在实验事实基础上驳斥了活力论，并给发酵和腐烂以科学解释。随后，他由于出色的医务工作而获奖，并被推荐到家乡波茨坦的一个军团当助理军医。正是从这里，经过了五年严格训练并具有了独立的实践能力和坚实的理论基础的亥姆霍兹开始了他极富创造性的科学生涯。　　三、不朽之作：《论力的守恒》１８４３年，亥姆霍兹被迫放弃了柏林良好的研究环境来到波茨坦。当时军营中根本谈不上什么科研条件，为了继续自己的研究，他利用简陋的设备建起了自己的生

8、理学和物理学实验室。好友布吕克、杜布瓦－莱蒙也常从柏林来与他交流思想、讨论建立未来科学心理学的设想。正是在这段时间里，他完成了一系列生理学实验研究：以及能量守恒定律的实验与理论研究工作。１９世纪上半叶，由于热电效应、电热效应，电磁效应等现象的发现已使得关于自然界各种相互作用普遍联系的思想的产生成为历史的