Vero e proprio homo universalis, fu uno degli scienziati più poliedrici del suo tempo e venne soprannominato "Cancelliere della fisica".
Biografia
Origini borghesi e infanzia Primogenito dell'insegnante del ginnasio di Potsdam, August Ferdinand Helmholtz e di Caroline Penne, figlia di un giovane ufficiale d'artiglieria e lontana discendente di William PennMeulders, Helmholtz..., op. cit., p.33, fondatore della Pennsylvania, egli nacque il 31 agosto 1821.Meulders, Helmholtz..., op. cit., p.38 Gli fu dato il nome di Hermann Ludwig Ferdinand e venne battezzato secondo il rito luterano. Passò la sua infanzia a Potsdam, in una grande e spaziosa dimora borghese situata in una strada centrale della città.Meulders, Helmholtz..., op. cit., p.44 Da bambino era spesso malato e la sua salute cagionevole lo costringeva a trascorrere molto del suo tempo a letto. I suoi genitori lo circondarono di ogni premura, mostrandogli libri di immagini e donandogli giochi in legno, che gli permisero di prendere precocemente coscienza delle relazioni geometriche degli oggetti.
Imparò a leggere presto, ma le sue capacità mnemoniche, soprattutto per dati non organizzati, erano molto scarse.Meulders, Helmholtz..., op. cit., p.45 Trovava difficoltà nel distinguere quale fosse il lato destro e quale il sinistro, a recitare testi a memoria e a ricordare parole di lingue straniere.
Egli amava invece leggere libri della biblioteca paterna e mostrava forte interesse per gli esperimenti. Costruiva strumentazione ottica, ed effettuava piccoli esperimenti di chimica di base, in particolare con alcuni acidi. Si distraeva nel passeggiare per le campagne di Potsdam e ogni anno riservava molte settimane per escursioni sulle Alpi: era particolarmente interessato ai ghiacciai.
Prima formazione Al ginnasio Helmoltz seguì l'indirizzo classico e fu uno studente molto bravo, seppure non eccezionale;Meulders, Helmholtz..., op. cit., p. 47 studiava latino, francese, inglese, italiano, ebraico e rudimenti di arabo, ma anche la fisica e la matematica per le quali fin dall'inizio manifestò un particolare interesse. Poco attento alla lettura in classe dei classici, veniva spesso colto in flagrante mentre sviluppava complessi calcoli o intento a tracciare il percorso dei raggi luminosi sullo schema ottico di un telescopio, in vista dei suoi esperimenti casalinghi di ottica.Meulders, Helmholtz..., op. cit., p. 48 Alle superiori Hermann ebbe suo padre non solo come professore di fisica e matematica, ma anche come docente di filosofia e tedesco. Più volte, dunque, fu sottoposto al giudizio del padre. A tal proposito meritevole di essere menzionato è l'episodio in cui suo padre, in qualità di docente, valutò l'elaborato finale del figlio sul tema « pensiero ed arte nel Nathan il saggio di Lessing », mostrandosi pienamente soddisfatto per gli aspetti formali, ma piuttosto severo per quello che riguardava il contenuto, ritenendo che i temi centrali dell'opera di Lessing fossero stati valutati con superficialità.
Università di medicina Egli avrebbe iniziato una carriera completamente dedicata alla fisica e alla matematica, se le condizioni economiche dei genitori glielo avessero permesso.Meulders, Helmholtz..., op. cit., p.48 Iniziò, dunque, animato da un forte sentimento di rassegnazione, gli studi medici che potevano essere effettuati gratuitamente nell'ambito delle istituzioni militari.
Tra gli zii materni del giovane vi era stato il generale medico Christan Ludwig Mursinna, primario chirurgo alla Charité e autore di importanti studi clinici. Lasciò, quindi, Potsdam per frequentare l'Istituto medico-chirurgico "Friedrich-Wilhelm" a Berlino, anticamente detto Pépinière, a cui si iscrisse il 26 dicembre 1838, dopo aver superato brillantemente l'esame di ammissione con un tema sul contributo dello studio della storia alla formazione dello spirito scientifico.
La sua salute fu sempre fragile (spesso era soggetto a svenimenti e soffriva sovente di mal di testa), ma ciò non gli impedì di impegnarsi con assiduità nello studio, trovando anche il tempo per svagarsi e coltivare la sua vita sociale; si recava spesso al teatro o all'opera, dove assisteva a rappresentazioni dellAmleto, del Dottor Faust, del Don Giovanni, dellEuryanthe, dellIfigenia, leggeva autori quali Byron, Omero e Kant e amava suonare il pianoforte presso amici dei genitori che lo ricevevano ogni domenica.Meulders, Helmholtz..., op. cit., p. 49 Tra i suoi professori, si legò subito a Johannes Peter Müller, il quale, gli permetteva di frequentare il suo laboratorio di ricerca.
Nel gruppo c'erano menti eccezionali: Emil Du Bois-Reymond, Ernst Wilhelm von Brücke, Jakob Henle, Theodor Schwann e Rudolf Virchow. Con Du Bois-Reymond ebbe un rapporto d'amicizia e collaborazione intenso. Nella corrispondenza censita di 168 lettere discutevano le loro ricerche e progettavano strumenti di laboratorio.Meulders, Helmholtz..., op. cit., p. 117
Laurea e servizio militare Helmholtz si laureò nel 1842, all'età di 21 anni, con tesi: Struttura del sistema nervoso degli invertebrati. L'argomento era stato dato da Müller.Meulders, Helmholtz..., op. cit., pp. 95-96 Dopo un periodo di febbre tifoide,Meulders, Helmholtz..., op. cit., p. 96 riuscì a dimostrare la tesi di Ehrenberg che le fibre nervose derivavano dalle cellule gangliari. Questo studio gli fece ritardare la laurea, ma poté contare sul sostegno dei genitori. Fu pubblicato come Die Nervenfasern entspringen aus den 1836 entdeckten Ganglienzellen.
Dopo la laurea trascorse ancora un anno di internato alla Charité.Meulders, Helmholtz..., op. cit., p. 97 Al termine, nel settembre del 1843, cominciò il servizio militare obbligatorio previsto per otto anni. Fu assegnato alla guarnigione di Potsdam. Helmholtz servì prima come chirurgo degli Ussari, poi come medico della Guardia di Potsdam.
Contemporaneamente, si preparava all'esame di abilitazione alla professione. Due anni più tardi conseguì l'abilitazione di traumatologo.
Primo legame affettivo All'inizio del 1847 si innamorò, durante una delle serate a casa di amici dei suoi genitori, di Olga von Velten (1827-1859), secondogenita di una dama di rango, Julie von Velten, la quale era figlia del conservatore d'arte del re e vedova di un medico militare.Meulders, Helmholtz..., op. cit., p. 113
Secondo la descrizione della sorella della giovane, Betty:
Secondo la testimonianza di Betty, Helmholtz, il giorno in cui conobbe la sorella, era:
Si fidanzarono l'11 marzo 1847, ma prima di sposarsi i due innamorati dovettero attendere due anni, in quanto Hermann non era ancora in grado di guadagnarsi da vivere.Meulders, Helmholtz..., op. cit., p. 114 Nominato nel 1849 professore di anatomia all'accademia d'arte di Berlino, egli poté finalmente pensare al matrimonio con Olga. Si sposarono il 29 maggio 1849 a Dahlem, un sobborgo di Berlino ed ebbero due figli, Katharina Caroline e Richard.Meulders, Helmholtz..., op. cit., p.138 Olga, nonostante divenisse sempre più debole in salute, dedicò al marito molte delle sue attenzioni, offrendosi, soprattutto, come soggetto dei suoi esperimenti di ottica fisiologica, come redattrice di molti suoi testi e come critica attenta dei suoi discorsi durante le conferenze, fornendogli le indicazioni necessarie per colpire l'uditorio, utilizzando un lessico adatto al pubblico al quale erano destinati. Hermann amava la collaborazione della moglie, anche perché sosteneva che le donne potessero occuparsi di scienza o di affari pubblici ed era lieto nel far risaltare le qualità di una donna, qualora ci si fosse resi conto che ella era più intelligente del marito.Meulders, Helmholtz..., op. cit., p. 115 Nel 1855, dopo il trasferimento a Königsberg a seguito degli attacchi polmonari della moglie, la famiglia Helmholtz si spostò prima a Bonn e poi a Heidelberg.
Appena trasferitosi ad Heidelberg, nel 1858, pochi giorni dopo il Natale, Helmholtz dovette far fronte sia alla morte del padre che a quella della moglie.
Helmholtz rimase per molti giorni inebetito e riuscì ad uscirne solo grazie ad un'intensa attività culturale.Meulders, Helmholtz..., op. cit., p.189 Un anno dopo incontrò Anna von Mohl (1834-1899), con la quale si risposò.
Professore a Königsberg Nel 1849 ottenne finalmente una cattedra come professore di fisiologia e patologia a Königsberg.Meulders, Helmholtz..., op. cit., p. 139 Qui Helmholtz strinse amicizia con l'astronomo August Ludwig Bush, che lo sensibilizzò alle tecniche di misura del tempo e alla teoria degli errori, e con i fisici Neumann, con Kirchhoff e svolse importanti ricerche sulla velocità di trasmissione degli impulsi nervosi, iniziando ad interessarsi di acustica e di ottica fisiologica.
Studi sull'ottica Helmholtz portò la teoria tricromatica sviluppata da Thomas Young al successo. Nel 1850 inventò, in soli otto giorni, l'oftalmoscopio.Meulders, Helmholtz..., op. cit., p.150 Alla fine dell'anno già ricevette diciotto ordini d'acquisto che gli prospettarono il finanziamento del suo laboratorio e gli permisero sia di girare i principali centri universitari della Germania e della Svizzera (da Gottinga a Marburgo, da Gießen a Heidelberg, da Friburgo a Zurigo, a Vienna) che di avere prestigio e autorità presso ambienti politici universitari tedeschi.Meulders, Helmholtz..., op. cit., p. 151 Fu proprio durante gli anni del suo insegnamento a Königsberg che si recò in Inghilterra, dove incontrò Michael Faraday e Charles Wheatstone, rimanendone profondamente colpito. In realtà Helmholtz non fu il primo ad osservare la retina, ma fu Charles Babbage, che ci riuscì già nel 1847.Meulders, Helmholtz..., op. cit., p. 150 Il suo risultato non fu, però, pubblicato in quanto Babbage sarebbe riuscito a vedere solo eccezionalmente la retina e non avrebbe mai pensato di aggiungere lenti concave per fissare l'immagine del fondo dell'occhio. Utilizzando un tachistoscopio da lui costruito, rifacendosi al modello di Sigmund Exner, egli riuscì, inoltre, a calcolare quanto tempo ci volesse per riconoscere, in modo cosciente, un oggetto percepito con la vista.Meulders, Helmholtz..., op. cit., p. 147
Egli dimostrò che fosse di circa 1\30 di secondo e variabile, in quanto dipendente dalla figura da identificare e dall'attenzione del soggetto. Si interessò anche delle immagini postume, spiegandole tramite l'ipotesi dellaffaticamento degli elementi retinici eccitati dalla luce, e del contrasto simultaneo, che per Helmholtz era un fenomeno di origine psicologica, dipendente, quindi, da criteri di giudizio personali e inconsci.Meulders, Helmholtz..., op. cit., p.183 Artisti come Georges Seurat e Paul Signac si rifecero alle conclusioni artistiche di Helmholtz.Meulders, Helmholtz..., op. cit., p.186 Egli sosteneva, a differenza di Chevreul, che in un dipinto doveva essere l'artista a riprodurre i contrasti luminosi: l'occhio è, infatti, capace di ricrearli solo se i colori della tela fossero così luminosi e brillanti come sugli oggetti naturali.Meulders, Helmholtz..., op. cit., p.187 Egli si interessò anche della visione binoculare, conducendo una serie di ricerche sull'oroptero. Ispirandosi al lavoro condotto dal metafisico Hermann Lotze, Helmholtz affermò che la visione binoculare fosse un atto di inferenza psichica che non ha nulla di innato. Egli arrivò alla conclusione che il movimento passivo dello sguardo provocasse, a differenza di quello attivo, uno slittamento del campo visivo e che l'apprendimento portasse con il tempo a far coincidere lo spazio percepito con quello reale ed esteso.Meulders, Helmholtz..., op. cit., pp.202-203