Helmholtz, Hermann L.F. von

Helmholtz, Hermann L.F. von

Un medico appassionato di fisica e matematica

Hermann von Helmholtz, prussiano, è stato uno degli ultimi grandi esempi di scienziato 'enciclopedico' dell'Ottocento: si è occupato di fisiologia, fisica e matematica, studiando in particolare il principio di conservazione dell'energia, il moto dei fluidi, l'elettromagnetismo, gli assiomi della geometria, la percezione dei suoni e dei colori, e cercando di spiegare il funzionamento del corpo umano per mezzo dei principi della fisica e della chimica

Uno scienziato curioso di tutto

Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz ha studiato i grandi principi unificatori della natura interessandosi alla fisiologia, alla fisica e alla matematica. I suoi contribuiti scientifici sono davvero numerosi e consistono sia in scoperte teoriche sia in apparecchiature da lui stesso ideate e realizzate.

Sono legati al suo nome alcuni teoremi per lo studio dei fluidi, l'introduzione di grandezze termodinamiche come l'energia libera, la denominazione di parti del corpo umano (per esempio il legamento di Helmholtz, che si trova nell'orecchio).

Ha anche inventato dispositivi utili per le misurazioni del campo magnetico (bobine di Helmholtz) e per lo studio della percezione di suoni e colori.

Helmholtz, nato nel 1821 in Prussia, ha manifestato sin da ragazzo uno spiccato interesse per la scienza, soprattutto la fisica. Nella sua formazione non sono mancate neppure la pittura, la musica e la filosofia, discipline che il padre gli insegnò ad apprezzare e che probabilmente hanno influito sul suo approccio alla scienza.

Dai principi della fisica a quelli della percezione

Grazie a una borsa di studio dello Stato prussiano Helmholtz studia medicina a Berlino e nel frattempo si occupa, da autodidatta, di matematica. Conseguita la laurea nel 1843, diventa medico militare dell'esercito per onorare l'impegno preso accettando la borsa di studio. Nel frattempo prosegue in privato le sue ricerche scientifiche cercando di dimostrare che i muscoli del corpo umano non si muovono spinti da forze vitali, ma in base ai principi della fisica e della chimica.

Esaminando il comportamento dei muscoli si interessa anche al principio di conservazione dell'energia e si occupa di termodinamica. Dimostra così che la quota di energia persa che sembra scomparire in realtà si trasforma in calore. Con questi studi diventa famoso, tanto che le autorità prussiane lo dispensano dall'incarico di medico militare offrendogli invece la cattedra di fisiologia a Königsberg dove si occupa principalmente di percezioni visive e sonore.

Helmholtz non si limita a esaminare i meccanismi di acquisizione dei suoni e dei colori, ma conduce una vera e propria indagine fisiologica per capire la struttura dell'occhio e dell'orecchio umani. A questo scopo inventa due strumenti, il risonatore di Helmholtz, un apparecchio che permette di analizzare i suoni, e l'oftalmoscopio, che invece consente di esaminare la retina dell'occhio. Le sue ricerche nel campo della visione a colori basata su tre recettori sono confluite nella teoria di Helmholtz-Young. Nell'ultima parte della sua vita, conclusasi nel 1894, l'interesse principale è di nuovo la fisica, disciplina insegnata all'università di Berlino dove Helmholtz si occupa soprattutto di elettrodinamica e termodinamica.

L'orecchio come un pianoforte

Helmholtz ha dimostrato che l'orecchio umano è in grado di scomporre i suoni complessi nelle singole frequenze, multiple della frequenza fondamentale, da cui sono formati. La sottile membrana del timpano risuona colpita dalle onde sonore: le sue vibrazioni si trasmettono agli ossicini dell'orecchio interno e di qui alla coclea dove sono trasformate in impulsi nervosi. Il nostro cervello riesce a isolare le varie componenti del suono perché parti diverse dell'orecchio interno entrano in risonanza alle diverse frequenze.

Per spiegare intuitivamente il fenomeno, Helmholtz ha paragonato l'orecchio interno all'insieme delle corde (la cordiera) di un pianoforte. In questo strumento, infatti, ciascuna corda entra in risonanza solo se è raggiunta da uno stimolo sonoro in cui è presente la corrispondente frequenza di vibrazione.