Med študijem na gimnaziji si nihče ni mogel niti misliti, da bo v znanosti naredil toliko koristnega! Vendar je Herman postal izjemen fiziolog. Poleg tega je ime zdravnika, matematika, psihologa, profesorja fiziologije in fizike Helmholtza, izumitelja očesnega ogledala, v 19. stoletju neločljivo povezano s korenito rekonstrukcijo fizioloških konceptov. Briljanten poznavalec višja matematika in teoretično fiziko je te vede postavil v službo fiziologije in dosegel izjemne rezultate.

Hermannov oče August-Ferdinand-Julius Helmholtz (1792–1859) se je visoko izobraževal na univerzi v Berlinu, kjer je najprej študiral na teološki fakulteti in študiral filozofijo. Leta 1813, očaran z idejo nacionalnega preporoda Nemčije, se je prostovoljno pridružil vojski in kljub slabemu zdravju dve leti preživel na akcijah. Po sklenitvi miru se je ponovno vpisal na univerzo, tokrat na filološko fakulteto. Stal je leta 1820 posebni izpit in dobil mesto ravnatelja na Potsdamski gimnaziji. V prvem letu poučevanja se je poročil s Caroline Penn, hčerko topniškega častnika, ki je izhajala po moški veji od slavnega Američana, po ženski pa iz družine Sauvage, ki se je leta preselila v Nemčijo. začetku XIX stoletja in pripadajo hugenotom; tako da je bil tako kot brata von Humboldt tudi Hermann Helmholtz delno Francoz.

Avgust-Ferdinand je poučeval na gimnaziji nemški, filozofijo, interpretiral Platona, bral Homerja, Vergilija, Ovidija in nekoč celo poučeval matematiko in fiziko. Njegov najljubši predmet pa je bila grška književnost in kultura. kako izjemen učitelj leta 1827 je bil imenovan za podrektorja, leto kasneje pa je prejel naslov profesorja. Do leta 1857 je ostal učitelj na gimnaziji, kamor bo kmalu šel študirat njegov sin Herman, nato pa se je upokojil in prejel pokojnino.

Herman se je rodil 31. avgusta 1821 v nemško mesto Potsdam. Poleg njega sta se pozneje v družini pojavila še dve deklici in fant. Herman je kot otrok odraščal kot slaboten otrok in je bil pogosto dolgo bolan. Vsaka bolezen je njegove starše vznemirjala v strahu za svojega prvorojenca. Zgodaj se je pokazala določena napaka v njegovem mentalnem sestavu: šibek spomin na stvari, ki jih nimajo domofon. Težko je razlikoval med desnico in leva stran. Kasneje, ko se je v šoli učil jezikov, si je težje kot drugi zapomnil napačno slovnične oblike, zlasti govorne figure. Komaj je obvladal zgodovino; bilo je težko učiti se odlomke v prozi na pamet. Ta pomanjkljivost se je z leti le še stopnjevala in postala nadloga njegove starosti. Ko so pri pouku brali Ciceron ali Vergil, je pod mizo računal pot žarkov v teleskopih in že takrat našel nekaj optičnih izrekov, ki jih učbeniki niso omenjali.

12. septembra 1838 je Herman končal srednjo šolo in postavilo se je vprašanje o izbiri poklica. Od znanosti ga je najbolj pritegnilo naravoslovje. Vendar pa je pomanjkanje potrebnih sredstev, da bi se posvetil čisti znanosti, prisililo očeta Hermana, da je svojemu sinu odsvetoval obisk Fakulteta za naravoslovje, Herman pa se je odločil, da se bo posvetil študiju medicine kot smeri, ki bi mu lahko pomagala, da bi se v prihodnosti ustalil, da ne bi prekinil študija fizike in matematike. K temu je prišla še ena ugodna okoliščina, ki je odločila vso stvar; edini sorodnik, ki se je v družini Helmholtz ukvarjal z znanostjo, je bil Murenin, ki je zasedal vidno mesto. Zavezal se je, da si bo prizadeval, da bi bil Herman na državne stroške sprejet na Vojaški medicinsko-kirurški inštitut Friedrich-Wilhelm v Berlinu, ki je izobraževal vojaške zdravnike.

Sedemnajstletna študentka v prvem semestru študira fiziko, kemijo in anatomijo. Poleg teh glavnih predmetov je v prvem letniku opravljal logiko, zgodovino, latinščino in francoski jeziki. Prosti čas Med počitnicami in počitnicami se je Herman posvečal branju Homerja, Byrona, Biota in Kanta. Herman ni imel sreče le s svojimi kolegi študenti (pri njem je študirala cela galaksija bodočih svetil fiziologije, ki so sestavljali Nemška znanost: Karl Ludwig, Dubois-Reymond, Brücke, Virchow, Schwann), pa tudi z učiteljem fiziologije Johannesom Müllerjem, svetilko nemške fiziološke znanosti. V drugem semestru je pod vplivom nj slavni učitelj Herman se je začel zanimati za fiziologijo in histologijo. Müllerjeve študente je združevala ista želja, da povežejo fiziko s fiziologijo in najdejo trdnejše temelje za njuno utemeljitev. Herman je bil bistveno boljši od svojih prijateljev v znanju matematike, kar mu je dalo možnost, da natančno "formulira probleme in daje pravilno smer za njihovo reševanje."

Hermannovo delo v laboratoriju Mueller, ki se je sijajno začelo l študentska leta in ga zavzel, je bil jeseni 1842 prekinjen praktično delo kot kirurg v vojaški bolnišnici Charité v Berlinu, ki je trajal celo leto in ga jemal vsak dan od 7. do 20. ure. Kljub temu je Herman 2. novembra 1842 branil doktorska disertacija v latinščini »O strukturi živčni sistem nevretenčarji." Temo "Struktura živčnega sistema" mu je predlagal sam Müller. V tej disertaciji je prvič dokazal, da so znani elementi živčnega tkiva, živčne celice in vlakna, povezani med seboj in tvorijo dele neločljive celote, ki so jo pozneje poimenovali nevron.

Izjemno ganljiva zgodba je, kako je Herman pridobil mikroskop, s katerim je nastopal disertacijsko delo. Ker je zbolel za tifusom, je bil kot študent na Inštitutu Friedrich-Wilhelm brezplačno sprejet v bolnišnico Charité in zahvaljujoč temu je zbral nekaj denarja za štipendijo, ki mu je omogočila nakup mikroskopa, čeprav manjvrednega.

Po diplomi na inštitutu je bil Helmholtz poslan v bolnišnico Charité kot rezident, kjer je delal tudi Virchow. Hkrati je delal v domačem laboratoriju Gustava Magnusa (1802–1870), avtorja publikacij o mehaniki, hidrodinamiki, toploti itd. Helmholtz je moral opraviti sedemletno štipendijo kot vojaški zdravnik. Uspelo se mu je zaposliti v Potsdamu blizu Berlina: oktobra 1843 je služil kot eskadrilni kirurg v kraljevi življenski gardi Hussars. Helmholtz živi v baraki, vstane kot vsi drugi ob petih zjutraj na znak konjeniške trobente. Kljub vsem neprijetnostim barakarskega življenja mu je uspelo postaviti majhen fizikalni in fiziološki laboratorij in leta 1845 izvesti svoje poskuse porabe snovi pri mišičnem delu, za kar mu je Dubois-Reymond podaril prenosne tehtnice.

Istega leta so fiziki in kemiki, ki so delali v Magnusovem laboratoriju, ustanovili fizično družbo, ki je sprejela mladega Helmholtza. Julija istega leta je Helmholtz fizikalnemu društvu podal epohalno poročilo »O ohranitvi sile«. To sijajno delo je poskušal objaviti v znanstveni reviji, a ni bilo cenjeno, zato ga je leta 1847 izdal kot ločeno knjigo. Tako je Helmholtz matematično utemeljil zakon o ohranitvi energije, ki ga je razglasil Lomonosov v 18. stoletju, in pokazal njegovo univerzalno naravo, in ta zakon uporabil v fiziologiji. S tem delom je združil fizikalne, kemijske in biološke vede, ki jim je načelo ohranjanja energije dalo trdne temelje in postavilo osnovo Helmholtzove svetovne slave. Prvi, ki je že leta 1842 pravilno razumel in oblikoval ta zakon, je bil nemški zdravnik Julius Robert Mayer iz Heilbronna.

1. junija 1847 je bil Helmholtz premeščen v kraljevi polk Gardes-du-Corps, ki se je prav tako nahajal v Potsdamu. Helmholtz je spoznal družino Felton, katere glava je bil vojaški zdravnik. Navdušila ga je mlada Olga von Felton, s katero je Helmholtz pogosto igral klavir, bral poezijo in sodeloval pri nastopih. neizbrisen vtis, 11. marca 1847 pa se je z njo zaročil. 30. septembra 1848 je Helmholtz po 6 letih službovanja kot vojaški zdravnik napredoval v višjega zdravnika. Alexander Humboldt je pomagal Helmholtzu, da je bil oproščen preostalih treh let obvezne službe in prispeval k njegovemu imenovanju na Brückejevo mesto na Akademiji umetnosti ter v Anatomskem in Zoološkem muzeju. Akademija in Müller sta bila s tem zelo zadovoljna. Toda takoj, ko se je Helmholtz navadil na nove razmere, je naslednje letočakala ga je nova naloga.

Profesor Brücke je bil premeščen na Oddelek za fiziologijo na Univerzi v Königsbergu in potreboval je namestnika. Lahko bi bil izkušeni Dubois-Reymond ali Helmholtz. Ker pa je oče Dubois-Reymonda še vedno lahko podpiral, medtem ko se je ukvarjal z znanstvenim delom, je izbira padla na njegovega prijatelja Helmholtza. Na priporočilo Müllerja je bil Helmholtz leta 1849 povabljen za profesorja fiziologije na univerzi v Königsbergu. V Königsbergu je v procesu svojega raziskovanja zasnoval vrsto originalnih merilnih instrumentov. Razširjeno na različnih področjih fizioloških raziskav in medicine je razvil očesno ogledalo (oftalmoskop), ki je omogočalo opazovanje očesnega dna, in tako imenovano Helmholtzovo nihalo, ki je omogočalo izpostavljanje tkiva hitro zaporednim draženjem z natančno odmerjanje časa. Dandanes ima oftalmoskop veliko vlogo pri diagnosticiranju ne le očesnih bolezni, temveč tudi živčnih bolezni, kot so možganski tumorji, hrbtenjača itd.

Königsberško obdobje Helmholtzeve znanstvene dejavnosti je bilo najbolj produktivno. Tam je razvil fiziološko teorijo sluha, po kateri sposobnost živali in ljudi razlikovati zvočni ton z drugega pa je pojav resonance. Zvok določene višine vodi do nihajno gibanje ne celotna glavna zvočna membrana, ampak samo ena skupina njenih vlaken, ki resonirajo na določeni zvočni frekvenci. Temelji fizikalni zakoni resonanca Helmholtz je ustvaril nauk o slušni funkciji Cortijevega organa, ki se nahaja v notranjem ušesu osebe.

Helmholtzova dela na področju fiziologije so posvečena preučevanju živčnega in mišičnega sistema. Odkril in izmeril je nastajanje toplote v mišicah s termoelektrično metodo (1845–1847) in s pomočjo grafične tehnike, ki jo je razvil, podrobno proučil proces krčenje mišic(1850–1854) pri poskusih na žabi; galvanometrična meritev kratkih časovnih intervalov (na balističnem principu). Takrat si je Helmholtz zadal ta cilj; njegov učitelj Müller je podvomil v možnost merjenja hitrosti prehoda vzbujanja vzdolž živca, skoraj neizmerno majhnega časa, ko človek čuti bolečino zaradi opekline. V tem nepomembnem časovnem obdobju mora vzbujanje prepotovati določeno pot po živčnih prevodnikih. Kako izmeriti hitrost gibanja vzbujanja vzdolž živcev? In ali je to sploh mogoče? Ker je bil Helmholtz najbolj spreten eksperimentator, se je lotil rešitve tega problema in predlagal rešitev, ki je bila briljantna v svoji preprostosti.

Žabji živec blizu katere koli njene mišice je dovedel električni tok. Tok je vznemiril živec, mišica pa se je na to stimulacijo odzvala s krčenjem. Nato je isti živec razdražil z električnim tokom, ne pri sami mišici, ampak na določeni razdalji od nje. Mišica se je spet skrčila, vendar nekoliko kasneje kot prvič. Ta razlika v času, deljena z dolžino živca med dvema točkama, kjer je bila uporabljena elektrika, je pokazala hitrost, s katero je dražljaj potoval po živcu. Pri žabi, na kateri je Helmholtz izvedel ta poskus, se je izkazalo, da je hitrost širjenja vzbujanja po živcih enaka 27 metrov na sekundo. Kako drugačna je bila ta relativno majhna hitrost od fantastične številke, ki so jo znanstveniki imenovali! Predpostavljeno je bilo, da je hitrost vzbujanja vzdolž živcev enaka hitrosti svetlobe - 300 tisoč kilometrov na sekundo!

V letih 1867–1870 je skupaj z ruskim znanstvenikom N. Bakstom izmeril hitrost širjenja vzbujanja v človeških živcih. Številne raziskave znanstvenika se nanašajo na fiziologijo centralnega živčnega sistema. Prvič je identificiral latentno obdobje refleksov leta 1854, naredil prvi eksperimentalni poskus določiti ritem impulzov, ki jih možgani pošiljajo mišici (1864–1868), in kvantitativno določil latentno obdobje voljne mišične reakcije na draženje mišice. čutni organi.

Helmholtzov nauk o »nezavednem sklepanju« kot operaciji ustvarjanja podobe, v katero je vključeno gibanje mišic, je to kategorijo napolnil z novo vsebino. Vloga gibanja mišic pri nastajanju senzoričnih produktov je razkrita v učenju I.M. Sechenov, od katerega segajo niti do sodobnih pogledov na mehanizem obdelave čutnih informacij.

Glavna dela, ki so Helmholtzu prinesla veliko slavo in pritegnila pozornost pariške akademije znanosti, so leta 1851 spodbudila prusko ministrstvo za šolstvo, da je Helmholtza odobrilo za rednega profesorja, kar je bistveno izboljšalo njegov finančni položaj. Avgusta 1853 je Helmholtz, zapustil ženo in dva otroka pri sorodnikih, prvič odpotoval v Anglijo, kjer je srečal Faradayja.

Na področju fiziologije vida je razvil metode za določanje ukrivljenosti optičnih površin očesa in leta 1853 podal teorijo akomodacije. Pokazal je, da vizualna ocena velikosti in oddaljenosti predmetov temelji na posebnih mišičnih občutkih, ki nastanejo, ko se premikajo očesne mišice. Helmholtzova ideja o vlogi mišičnega čutila pri oblikovanju zaznav je bila globoko razvita v psihofizioloških delih I.M. Sechenov.

Pri razvijanju vprašanj fiziologije vida je Helmholtzu nenehno pomagala njegova žena, ki je bila njegova prijateljica in pomočnica; prepisovala je njegove rokopise, on pa je bil prvi, ki ji je predaval. Leta 1854 je mirno, srečno in osamljeno življenje zasenčila smrt njegove ljubljene matere. Hkrati je tuberkuloza njegove žene začela ogrožati njeno zdravje. Helmholtz je začel sprejemati ukrepe za selitev v drugo mesto, kjer je bilo podnebje milejše, in taka priložnost se mu je ponudila, ko se je izpraznil oddelek za fiziologijo in anatomijo v Bonnu. Leta 1855 je bil imenovan na oddelek za anatomijo in fiziologijo na Univerzi v Bonnu, kjer je delal do leta 1858.

Na oftalmološkem kongresu v Parizu, kjer je leta 1867 prebral poročilo o občutku olajšanja, je bilo na slavnostni večerji slišati besede: »Oftalmologija je bila v temi; "Bog je rekel, da se je Helmholtz rodil, in luč je zasijala." V letih 1859–1866 je Helmholtz študiral psihologijo in fiziologijo senzoričnih procesov (vida, sluha) in zaznavanja barv. V celoti je razvil doktrino barvnega vida, ki temelji na predpostavki, da ima mrežnica tri glavne elemente za zaznavanje barv. Razvijal je idejo, da so v mrežnici trije elementi, ki so občutljivi na rdečo, zeleno in modro, razvil je teorijo o nastanku barvnih vizualnih občutkov. Rdeča, zelena in vijolična barva so po Helmholtzu primarne barve, iz optičnega mešanja katerih nastane celotna neskončno bogata paleta barv, ki jih zazna človeško oko. Helmholtzeva teorija je prestala preizkus časa in danes zadovoljivo pojasnjuje fiziologijo barvnih vizualnih občutkov. Treba je opozoriti, da je delo na zaznavanju kompleksnih barv najprej razvil briljanten zdravnik in fizik Thomas Jung. Helmholtz je človeštvu zapustil svoje izjemne raziskave drugih problemov fiziologije vida.

Leta 1857 je badenska vlada povabila Helmholtza, naj se preseli na oddelek za fiziologijo na znameniti univerzi v Heidelbergu, kjer sta kot profesorja že delala dva njegova tesna prijatelja, Bunsen in Kirchhoff. Mali Heidelberg, eno od mest vojvodine Baden. Na hribu so ruševine starodavnega gradu. Kodrasti hrastovi nasadi gledajo v vode Neckarja. Heidelbergerji so skromno dvonadstropno stavbo, v kateri je bil Helmholtzov laboratorij, pompozno poimenovali Palača narave. V tem laboratoriju je Ivan Mihajlovič Sečenov študiral pri Helmholtzu. Kako velik vtis je nanj naredil učitelj, lahko sodimo po njegovih besedah:

Kaj naj rečem o tej nenavadni osebi? Zaradi nepomembnosti moje izobrazbe se mu nisem mogel približati, zato sem ga videl tako rekoč le od daleč, nikoli pa nisem ostal miren v njegovi prisotnosti ... Njegova ... postava z zamišljenimi očmi je izžarevala nekakšno sveta, kot da ni s tega sveta. Naj se zdi čudno, govorim popolnoma resnico: name je naredil podoben vtis, kot sem ga doživela, ko sem v Dresdnu prvič pogledala Sikstinsko Madono, še posebej, ker so bile njegove oči po izrazu res podobne očem te Madone. Verjetno je naredil enak vtis ob bližnjem poznanstvu ... V Nemčiji so ga imeli za narodni zaklad in so bili zelo nezadovoljni z opisom nekega Angleža, da je bil Helmholtz po videzu bolj podoben Italijanu kot Nemcu.

Prva leta po selitvi v Heidelberg so bila za Helmholtza povezana s težkimi družinskimi izkušnjami. 6. junija 1859 mu je umrl oče. Ta izguba je bila zelo težka, saj je skozi življenje z očetom razvil ne le tesne družinske, ampak tudi prijateljske odnose, o čemer priča dopisovanje, kjer se povsem družinska in osebna vprašanja prepletajo s kompleksnimi. filozofske probleme o sistemu Fichteja, Hegla, Schellinga. Blaženo pokrajino Heidelberga je zmotilo poslabšanje hude bolezni njegove žene. 28. decembra 1859 je Olga Helmholtz umrla. Zaradi hudih živčno stanje in zaradi utrujenosti je Helmholtz pogosteje omedleval, kar se je dogajalo že prej. Dva majhna otroka sta mu ostala v naročju. Leto kasneje je predlagal Anno Mol, profesorjevo nečakinjo. perzijski jezik na Collège de France v Parizu. Anna večinaživljenje preživela v Parizu in Londonu, bila visoko izobraženo dekle. Ko se je Helmholtz vrnil iz Anglije, je 16. maja 1861 potekala poroka z Anno von Mohl. 22. novembra 1862 je bil Helmholtz izvoljen za prorektorja univerze v Heidelbergu. Leta 1864 je Helmholtz drugič obiskal Anglijo. V Londonu je obiskal Tyndalla in Faradaya, predaval pri Kraljeva družba posvečen normalna gibanjačloveško oko v povezavi z binokularnim vidom.

Helmholtzovo delo ga je popeljalo daleč preko meja fiziologije, zato ni presenetljivo, da ko se je aprila 1870, po smrti Gustava Magnusa, sprostila katedra za fiziko na Univerzi v Berlinu, je Dubois-Reymond, rektor Univerza v Berlinu, prejel ukaz ministra za šolstvo von Müllerja, naj na katedro povabi Kirchhoffa ali Helmholtza. Leta 1871 je Dubois-Reymond Helmholtzu v imenu Univerze v Berlinu poslal ponudbo za vodjo prvega oddelka za fiziko v Nemčiji. 13. februarja 1871, ko se je vrnil s potovanja po Švici, je bil Helmholtz povabljen v Versailles, kjer je Wilhelm I. podpisal svoje imenovanje za profesorja fizike. Ob tej priložnosti je Dubois-Reymond pripomnil: »Zgodila se je nezaslišana stvar: glavni položaj je prevzel zdravnik in profesor fiziologije. oddelek za fiziko Nemčija."

Kmalu je bil Helmholtz izvoljen za profesorja fizike na Medicinsko-kirurški akademiji, akademiji, kjer je prejel znanstveno izobrazbo. Tukaj, ko nadaljuje s svojim delom na področju fiziološke akustike in optike, se vedno bolj odmika od medicine, prehaja na čisto fizične težave. Malo pred tem je Helmholtz prejel prošnjo Williama Thomsona, če želi prevzeti stol eksperimentalna fizika v Cambridgeu. Povabilo je še posebej pomembno glede na to, da je bil prvi profesor fizike na Cambridgeu sloviti Maxwell in pozneje najpomembnejši sodobni fiziki E. Rutherford.

Med Francosko-pruska vojna 1873 Helmholtz sodeluje pri organizaciji pomoči ranjencem. In istega leta je nanj padla še ena družinska tragedija, mu je umrla hči Kat. Helmholtz je težko doživljal izgubo ljubljene osebe. Toda življenje gre naprej. 15. oktobra 1877 je bil Helmholtz izvoljen za rektorja Univerze v Berlinu in hkrati objavil delo "O mišljenju in medicini", ki je še danes zelo zanimivo. Leta 1888 je bil imenovan za predsednika Fizikalno-tehnološkega inštituta vladna agencija; je to mesto združil s profesorskim mestom v teoretična fizika na univerzi do svoje smrti. Tu je ustvaril dela o fiziki, biofiziki, fiziologiji in psihologiji. Razvil je termodinamično teorijo kemijskih procesov in uvedel koncepta proste in vezane energije. Postavil temelje teorij o vrtinčnem gibanju tekočin in nenormalni disperziji ...

Leto pred smrtjo se Helmholtz odpravi na svetovno razstavo v Chicago. Ko se je vračal s potovanja po Ameriki, mu je pri vstopu v kabino spodrsnilo in si poškodoval glavo, zaradi česar naj bi se hude posledice in lahko povzroči poznejšo bolezen. Postopoma se je razvila paraliza gibov, očitno zaradi krvavitve, ki je še naprej uničevala možgane. Tako se je začela bolezen in hudi pojavi, ki so privedli do smrtni izid. 12. julija zjutraj je Helmholtz zapustil hišo, vendar ni mogel več hoditi sam. Do njega je pritekel mimoidoči in mu pomagal v sobo ter ga položil na sedežno garnituro.

Kljub temu, da je Helmholtz podpiral teorijo o večnosti življenja, ki jo je leta 1865 postavil Richter (kozmozojska teorija), smrt tega ni hotela upoštevati. Neizogibni izid življenja vseh stvari na zemlji - smrt - je vzela briljantnega znanstvenika v svoje dvorane. to tragični dogodek, ki je pretresel vse znanstveni svet, se je zgodil 8. septembra 1894 ob 1 uri 11 minut popoldne v 72. letu starosti. Pred Univerzo v Berlinu, kjer je Zadnja letaživljenja velikega naravoslovca so postavili marmorni spomenik.