亥姆霍茲：罕有的全才

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1、亥姆霍茲：罕有的全才十九世紀下半葉的德國已成為世界科學中心，其科學界真可謂群星燦爛、人才輩出。亥姆霍茲正是這個科學家群體中的一顆光彩照人的巨星。他既有淵博的知識，又具有融實驗家和理論家為一體的非凡天才，在其所涉獵的許多領(lǐng)域中都作出了杰出的貢獻。為此，醫(yī)學、生理學、化學、物理學、數(shù)學、哲學、美學等學科都為擁有亥姆霍茲而倍感光榮。他的科學貢獻之大，僅從亥姆霍茲微分方程、亥姆霍茲方程、亥姆霍茲雙電層、亥姆霍茲流動、亥姆霍茲自由能、亥霍姆茲線圈、亥姆霍茲共鳴器、楊－亥姆霍茲三色學說，以及他的學生維恩（uller）的生理學課程所吸引。另一件對他來

2、說特別有意義的事情是，他被學院圖書館指定為助理館員，館內(nèi)豐富的資料給他提供了充足的精神食糧。正如他于１８３９年３月給父母的信中所說：“助理館員的工作每周要花去我兩個小時，但這是從館藏的大量舊文獻中發(fā)現(xiàn)有價值的東西的最好方式”。（［１］，ｐ．１９）正是在這期間，他自學了歐拉（Euler）、伯努利（D.Bernoulli）、達蘭貝爾（dAlembert）、拉格朗日（Lagrange）和其它科學家的重要著作，從而大大提高了自己的數(shù)學物理水平。１８３９年夏季學期的課程依然十分緊張，其內(nèi)容包括動物化學、植物學、自然史、生理學、化學、歷史、拉丁語

3、、法語等課程。但亥姆霍茲仍然擠出時間欣賞希臘著名文學作品。１８４０年冬季學期一開始，在充分準備基礎(chǔ)上，亥姆霍茲順利通過了解剖學實驗考試。此后便開始了自己獨立的科學研究和博士論文工作。１８４０年冬季—１８４１年夏季，亥姆霍茲致力于拓寬自己的知識，特別是數(shù)學和力學知識。１８４１年底，他開始考慮生理學問題并與繆勒的學生布呂克（Brücke,E.）、杜布瓦－萊蒙（duBois-Reymond,E）等人密切交往，并很快成為這個團體中的一員。他們之間的交流、討論使彼此受益匪淺。正如亥姆霍茲在回憶這段寶貴時光時所說的那樣：“與這些杰出人物的交往能改變

4、人的價值觀，這種智力交流是人生最有意義的經(jīng)歷”（［１］，ｐ．２２）。這個團體的目標在于把心理學與物理學結(jié)合起來，從而把心理學建立在牢固的物理學基礎(chǔ)上。在這個小組的所有成員中，亥姆霍茲所表現(xiàn)出的數(shù)學才能遠非他人所能及。他那深厚的數(shù)學基礎(chǔ)已經(jīng)預示了一個杰出的數(shù)學家在生理學、物理學等領(lǐng)域中的光輝未來。老師繆勒極力反對當時流行的關(guān)于生命本質(zhì)的各種形而上學學說，主張一切科學概念都建立在嚴格的經(jīng)驗基礎(chǔ)之上，倡導生理學研究中應用歸納方法、反對演繹方法。正是在這種影響下，亥姆霍茲利用自己節(jié)省下來的生活津貼買到的一個小顯微鏡和幾本物理、化學教科書為條件開

5、始了自己的生理學方面的博士論文。１８４２年８月，他向繆勒提交了有關(guān)神經(jīng)生理學內(nèi)容的博士論文?？娎照J為論文的選題意義重大，但要使理論無懈可擊還必須做另外一些動物實驗。９月底他到夏特里（Charité)醫(yī)院做實習外科醫(yī)生，這是一件費時而又繁忙的工作，但亥姆霍茲認為這是非常有趣和有益的工作。與此同時，他還擠時間去按著導師繆勒的意見修改和擴充自己已有的研究。１１月２日，他向繆勒提交了題為“無脊椎動物神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)”的論文。這是一篇非常出色的論文。他關(guān)于神經(jīng)細胞的中樞特性和神經(jīng)纖維發(fā)源于神經(jīng)節(jié)細胞的發(fā)現(xiàn)被生理學家看作是病理學和神經(jīng)生理學的組織學基

6、礎(chǔ)，是他對微觀解剖學作出的一流貢獻。通過與繆勒的接觸和自己的科學實踐，亥姆霍茲逐漸擺脫了關(guān)于科學的形而上學觀點而傾向于科學的經(jīng)驗主義。面對當時討論熱烈的有關(guān)活力的存在及本質(zhì)的問題，亥姆霍茲有著自己正確的判斷。在他看來，活力可以突然產(chǎn)生和突然消失而不轉(zhuǎn)化為它物是一個物理悖論，是與已知的力學原理不相符的。然而，他也深知提出這一觀點的時機還不成熟，因為正如老師繆勒教導的那樣：只有嚴格的、有條理的實驗才能使科學原理成為可接受的和基礎(chǔ)牢固的。于是，在取得博士學位之后，他利用繆勒實驗室的良好設備對“活力”概念開始了扎實的研究。１８４３年發(fā)表的題為“

7、論發(fā)酵和腐爛的本質(zhì)”的論文，在實驗事實基礎(chǔ)上駁斥了活力論，并給發(fā)酵和腐爛以科學解釋。隨后，他由于出色的醫(yī)務工作而獲獎，并被推薦到家鄉(xiāng)波茨坦的一個軍團當助理軍醫(yī)。正是從這里，經(jīng)過了五年嚴格訓練并具有了獨立的實踐能力和堅實的理論基礎(chǔ)的亥姆霍茲開始了他極富創(chuàng)造性的科學生涯。　　三、不朽之作：《論力的守恒》１８４３年，亥姆霍茲被迫放棄了柏林良好的研究環(huán)境來到波茨坦。當時軍營中根本談不上什么科研條件，為了繼續(xù)自己的研究，他利用簡陋的設備建起了自己的生理學和物理學實驗室。好友布呂克、杜布瓦－萊蒙也常從柏林來與他交流思想、討論建立未來科學心理學的設想

8、。正是在這段時間里，他完成了一系列生理學實驗研究：以及能量守恒定律的實驗與理論研究工作。１９世紀上半葉，由于熱電效應、電熱效應，電磁效應等現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)已使得關(guān)于自然界各種相互作用普遍聯(lián)系的思想的產(chǎn)生成為歷史的