Dengan artikel ini saya akan memulai siklus biografi berikutnya yang didedikasikan untuk para ilmuwan, berkat itu kita benar-benar tahu banyak tentang sifat fisik suara.
Pilihan saya tidak disengaja, karena Hermann Helmholtz meletakkan dasar fundamental dari bidang pengetahuan ilmiah seperti: akustik, elektrodinamika, fisiologi pendengaran, psikoacoustics. Kontribusi ilmuwan ini untuk fisika pada umumnya dan akustik khususnya sulit ditaksir terlalu tinggi. Mengenai peralatan suara dan instrumen musik, sulit untuk membayangkan apa pun di mana penemuan dan studi orang ini tidak digunakan.
Helmholtz pertama kali menciptakan prototipe elektromekanis dari synthesizer suara, menggambarkan mekanisme pendengaran, membangun model telinga manusia, memperkuat sifat gelombang suara. Ilmuwan itu termasuk yang pertama, dan salah satu definisi timbre yang paling harmonis (menurut Profesor Aldoshina, menentukan penelitian suara di bidang ini selama 100 tahun), penciptaan resonator, dan studi terperinci tentang getaran tali. Sebagai putra sejati pada masanya, Helmholtz tidak hanya terlibat dalam akustik, di antara pekerjaan peneliti - penelitian dalam matematika, sifat listrik, psikologi, termodinamika, optik, fisiologi, kedokteran, meteorologi.
Dengan kata lain, Helmholtz terlibat dalam segala hal yang pada masanya dapat disebut inovatif, segala sesuatu yang merupakan pelopor ilmu pengetahuan dan kemajuan. Adalah Helmholtz yang merupakan salah satu pemimpin komunitas fisik Jerman pada pertengahan hingga akhir abad ke-19. Bukan kebetulan bahwa asosiasi terbesar pusat penelitian Jerman dinamai menurut namanya.
Masa kecil jenius: putra nasionalis humanis, gimnasium yang biasa-biasa saja
German Helmholtz lahir pada 31 Agustus 1821, di keluarga profesor filologi Ferdinand Helmholtz, seorang guru Jerman, sub-rektor gimnasium Potsdam, dan ibu rumah tangga Caroline Helmholtz (nee Penn), berasal dari Amerika.
Sangat menarik bahwa bapak ilmuwan Agustus-Ferdinand-Julius Helmholtz belajar teologi di Universitas Berlin, kemudian menyelesaikan studinya di fakultas filologi Jerman, yaitu. adalah seorang humanis ke sumsum tulang.
Sebagai seorang nasionalis sejati yang bermimpi tentang kebangkitan Jerman, Ferdinand menyela studinya di universitas dan sebagai sukarelawan sukarela ia ikut serta dalam permusuhan pada tahun 1813-1815. Setelah menyelesaikan studinya pada 1820, Agustus Ferdinand menggantikan guru di gimnasium di Potsdam dan menikahi Carolina Penn pada tahun yang sama. Setahun kemudian, anak sulung lahir, yang ditakdirkan untuk menjadi jenius dan mengubah (dan dalam beberapa kasus membentuk) ide-ide orang sezaman tentang sifat sejumlah besar fenomena.
Anehnya, sebagai seorang anak, Helmholtz Jerman tidak menunjukkan tanda-tanda jenius dan, pada prinsipnya, tidak menunjukkan harapan untuk masa depan yang menjanjikan. Menurut ingatan orang tua, ilmuwan masa depan itu sangat menyakitkan dan sejak usia dini menderita gangguan memori, dengan kesulitan besar dibedakan antara sisi kanan dan kiri. Belajar di gimnasium tempat ayahnya mengajar, Herman adalah seorang siswa yang sangat biasa-biasa saja, memiliki masalah dengan tata bahasa. Keadaan yang terakhir ini sangat aneh, mengingat pendidikan ayahnya.
Namun, kekurangan kemampuan kemanusiaan lebih dari diimbangi oleh kecenderungan untuk ilmu pasti dan alami: fisika, biologi, dan matematika. Menurut memoar ilmuwan itu sendiri, bahkan di tahun-tahun sekolahnya ia tertarik pada optik, dan, sebagai siswa gimnasium, ia merumuskan beberapa teorema optik. Bagaimanapun caranya, tetapi bakat Helmholtz tidak diterima oleh para guru gimnasium, dan pada usia 17 tahun Herman menyelesaikan studinya dengan sertifikat yang tidak terlalu mengesankan.
Fisikawan terbaik di antara para dokter
Terlepas dari status sosial keluarga ilmuwan masa depan yang relatif tinggi, situasi keuangan orang tua tidak memungkinkan Helmholtz muda untuk belajar dengan biaya sendiri. Sebagai alternatif, atas rekomendasi kerabat, Herman memilih karier seorang ahli bedah militer. Ada kemungkinan bahwa pilihan seorang pemuda dipengaruhi oleh pengalaman sukses dinas militer dan keyakinan ayahnya.
Dipercayai bahwa pilihan itu adalah karena kesempatan untuk mendapatkan pendidikan gratis di Institut Medis dan Bedah Kerajaan Royal Friedrich-Wilhelm, dengan distribusi wajib sebagai dokter militer selama 8 tahun. Setelah berhasil lulus dari universitas, Helmholtz berlatih di rumah di Potsdam. Dalam "sanbate medis" yang nyaman dari "barak" Potsdam, dokter dan fisikawan itu bervegetasi sampai tahun 1848, ketika, berkat kerja-kerja saleh di bidang ilmiah, ia tidak menerima "pembebasan awal" dari distribusi negara. Perlu dicatat bahwa selama layanan Helmholtz menemukan waktu dan peluang untuk penelitian. Periode kehidupan ilmuwan ini dikaitkan dengan penemuan-penemuan di bidang hukum fisika mendasar.
Penghentian awal dinas militer oleh para ilmuwan adalah karena petisi Humboldt, yang, mengagumi monograf Helmholtz Über die Erhaltung der Kraft - (Pada Kekuatan Melestarikan), memberikan tekanan pada otoritas fisikawan sebagai tokoh besar dalam sains Eropa. Dalam karya mendasar ini, Helmholtz mendukung hukum konservasi energi Mayer, merumuskannya lebih tepat dan tidak menyisakan ruang untuk perdebatan tentang keberadaannya. Nantinya, ilmuwan akan mencurahkan beberapa karya lagi untuk topik konservasi energi dalam proses kimia, dan pada 1881 ia akan membentuk gagasan energi bebas.
Pada tahun 1848, setelah melayani, Helmholtz menjadi profesor anatomi di Akademi Seni Berlin. Namun, ia telah berada di posisi ini kurang dari setahun. Setahun kemudian, kemuliaan bintang yang sedang naik dari ilmu pengetahuan Jerman memberinya gelar profesor fisiologi dan patologi, serta tempat di Universitas Koenigsberg yang bergengsi.
Sejalan dengan fisika, Helmholtz terlibat dalam penelitian di bidang fisiologi. Fokus ilmuwan adalah pada pendengaran dan penglihatan, serta proses neurofisiologis dan pertumbuhan serat saraf. Banyak yang menganggap ilmuwan itu salah satu dari "kakek buyut" psikologi kognitif modern, neurofisiologi, dan neurologi. Dialah yang melakukan upaya pertama untuk menggambarkan pengaruh proses bawah sadar pada persepsi, mencatat hubungan antara jiwa dan reaksi otot, dan memulai studi tentang proses memori dan akumulasi pengalaman.
Di antara studi periode kehidupan seorang fisikawan ini, orang dapat memilih penemuan kecepatan propagasi impuls saraf. Pada saat yang sama, Helmholtz secara aktif bereksperimen dengan optik. Penelitian aktif membuahkan hasil, pada tahun 1850-1851, ilmuwan menemukan ophthalmoscope dan ophthalmometer, perangkat akan mengambil tempat dalam praktik medis dan ilmiah.
Penemuan dan penemuan akustik
Sepanjang karya ilmiahnya, ilmuwan dengan minat besar melakukan penelitian terkait dengan fisiologi pendengaran dan psikoacoustics. Pada tahun 1849-1850, ilmuwan menemukan fenomena resonansi akustik dalam rongga (Helmholtz resonance) dan untuk analisis sinyal akustik dibuat perangkat khusus - resonator.
Helmholtz resonator - kapal tembaga bulat dengan leher terbuka, diciptakan oleh Helmholtz untuk menganalisis sinyal akustik, berdasarkan fenomena yang diamati di dalamnya oleh Helmholtz dan Rayleigh, teori kuantitatif resonansi jenis ini telah dikembangkan.
Saat ini, prinsip resonator Helmholtz secara aktif digunakan dalam perawatan akustik kamar, penciptaan ruang konser, ruang pamer, studio rekaman suara, ruang anechoic, serta peredam suara mobil.
Panel akustik, di mana prinsip resonator Helmholtz diterapkanPada tahun 1855, ilmuwan menjadi kepala Departemen Anatomi dan Fisiologi di Bonn. Dalam posisi ini, pada tahun 1856, mempelajari fisiologi sensasi dan fondasi fisik akustik, ilmuwan menciptakan model telinga manusia, yang memungkinkan mempelajari efek suara pada organ pendengaran manusia. Pada tahun yang sama, Helmholtz mengeksplorasi nada kombinasi, meletakkan dasar untuk studi distorsi gelombang suara nonlinier. Menciptakan teori nada kombinasi, Helmholtz adalah orang pertama yang menarik perhatian pada nonlinier dari saluran pendengaran manusia, khususnya gendang telinga.
Pada tahun 1858, ilmuwan itu kembali mengubah tempat kerjanya dan menjadi kepala Departemen Fisiologi di Heidelberg, di mana ia melanjutkan penelitian fisik, fisiologis, dan psikoakustik. Antara 1850 - 1870 (tidak ada informasi tentang waktu pastinya) Helmholtz mengembangkan salah satu prototipe pertama synthesizer modern, sebuah perangkat yang memungkinkan Anda untuk secara elektromekanik menerima suara dari frekuensi yang diperlukan dengan menekan tombol yang sesuai. Saat ini, peralatan tersebut dikenal sebagai "peralatan Helmholtz Besar untuk menghubungkan nada 10 harmonisa" atau synthesizer Fourier.
Dalam proses mempelajari karakteristik suara, Helmholtz-lah yang memberikan definisi ilmiah pertama tentang timbre, di mana para peneliti dari properti suara ini akan bergantung selama beberapa dekade.
"Timbre adalah perbedaan dalam kualitas musik nada (timbre) hanya bergantung pada kehadiran dan kekuatan nada parsial (nada), dan tidak tergantung pada perbedaan fase dengan mana nada parsial ini memasukkan komposisi."
Hanya di tahun 70-an abad ke-20 yang dapat melengkapi konsep timbre yang harmonis.
Dalam banyak karya akustik dan fisiologi pendengaran, Helmholtz membuktikan bahwa sensasi, termasuk pendengaran, bersifat fisik. Sedangkan doktrin yang berlaku pada waktu itu menafsirkan sensasi dan persepsi berdasarkan pendekatan teologis, sebagai tindakan spiritual yang tidak dapat dipahami.
Pengakuan dunia dan matahari terbenam ilmu Jerman
Pada tahun 1870, ilmuwan menjadi anggota Akademi Ilmu Pengetahuan Prusia, di mana ia mengepalai departemen fisik pertama, dan kemudian memimpin lembaga fisika. Selama periode ini, Helmholtz berkonsentrasi pada studi elektrodinamika. Ilmuwan melanjutkan penelitian ilmiah aktif hingga akhir hayatnya. Orang-orang sezaman tersentak oleh kesuburan dan kelelahan seorang rekan yang menggabungkan penelitian dengan pengajaran aktif.
Saya ingin mencatat bahwa akustik menduduki ilmuwan tidak kurang, dan beberapa periode bahkan lebih dari bidang pengetahuan fisik lainnya. Pada saat yang sama, ilmuwan menerima pengakuan seumur hidup di lingkungan ilmiah dunia terutama untuk penelitian di bidang fisika dasar dan matematika. Pemahaman dan pentingnya penelitian akustik Helmholtz muncul jauh kemudian, ketika penelitian menemukan aplikasi praktis.
Di antara siswa dan mitra penelitian Helmholtz, nama-nama ilmuwan seperti: V. Wundt, G. Herz, L. Boltzmann, I.M. Sechenov, D.A. Lachinov, A.G. Stoletov, K. Timiryazev. Posisi yang dipegang oleh ilmuwan dengan fasih berbicara tentang pentingnya bagi dunia dan ilmu pengetahuan Jerman: direktur Institut Fisika, rektor Universitas Berlin, presiden lembaga fisika dan teknologi kekaisaran. Keanggotaan Helmholtz di Akademi Ilmu Pengetahuan Inggris, Praha dan St. Petersburg menjadi saksi pengakuan internasional.
Di akhir hidupnya, ilmuwan ini mengalami lebih banyak masalah memori yang telah dia kenal sejak kecil, tetapi terus bekerja dan mengajar dengan kegigihan manik. Kematian menyusul seorang genius di Berlin pada bulan September 1894.