Еще одной областью научных интересов Германа Гельмгольца было изучение зрения. Он сконструировал так называемое глазное зеркало, или офтальмоскоп – прибор, позволяющий рассматривать дно глаза. В дальнейшем ученый сделал еще несколько основополагающих открытий в области физиологии зрения и фактически положил начало научной офтальмологии.

С середины 1850-х годов Гельмгольц был вынужден искать себе место в городе с более мягким климатом. Причиной стал постоянный кашель, мучивший его жену. Врачи считали, что Ольге не подходят неблагоприятные погодные условия Кенигсберга. 27 марта 1855 года ученый получил назначение на кафедру анатомии и физиологии Боннского университета.

В Бонне, куда Гельмгольц переехал в середине сентября, он очень быстро завоевал популярность среди студентов, его лекции посещали гораздо больше слушателей, чем в Кенигсберге. А вот экспериментаторская работа продвигалась из рук вон плохо – в Бонне фактически отсутствовала необходимая аппаратура, и ученому приходилось довольствоваться только скромным набором личных инструментов. В 1856 году Гельмгольц опубликовал первую часть «Руководства по физиологической оптике» – книги, которая долгое время оставалась настольной и для офтальмологов, и для физиков-оптиков. В это же время ученый стал много внимания уделять и акустике. Его достижения в этой области сопоставимы с таковыми в оптике, недаром Германа Гельмгольца считают одним из основоположников физиологии зрения и слуха. В 1858 году он также опубликовал блестящую чисто физическую работу, в которой заложил основы теории вихревого движения жидкостей.

Тем временем анатомия, которую Гельмгольц был фактически вынужден преподавать, не соответствовала его научным интересам, его преподавательская деятельность имела все меньшее отношение к научным изысканиям. Кроме того, в министерство поступила жалоба, в которой Гельмгольца обвиняли в некомпетентности и пренебрежении к самому предмету анатомии. Поэтому в 1858 году он принял предложение возглавить кафедру физиологии в Гейдельберге.

Вскоре после переезда, в конце 1859 года, Ольга Гельмгольц, так и не оправившись от болезни, умерла. 16 мая 1861 года ученый женился на Анне фон Мохл, дочери одного из гейдельбергских профессоров. Впоследствии Анна родила троих детей.

В Гейдельберге Герман Гельмгольц продолжил исследования в области акустики, что привело к созданию нескольких важных работ по психофизиологии чувств. Кроме того, он продолжил систематизировать результаты своих прошлых открытий и 1866 году завершил работу над «Руководством по физиологической оптике». После этого интересы ученого стали все больше смещаться к физике. В 1868 году он создал теорию разрывных движений газов, сыгравшую большую роль в развитии аэродинамики. В 1870 году Гельмгольц стал членом Прусской академии наук. Через год он принял предложение возглавить кафедру физики в Берлинском университете и возглавил создание нового Института физики.

Работая в Берлине, Герман Гельмгольц много времени посвятил исследованиям в области электродинамики. Ученый пытался искать доводы в пользу какой-либо из существовавших тогда электродинамических теорий. В частности, под его руководством Герц открыл электромагнитные волны. Сам Гельмгольц еще в 1869 году установил колебательный характер разряда лейденской банки и показал, что аналогичные колебания возникают в индукционной катушке, соединенной с конденсатором (то есть фактически создал колебательный контур). Наконец, в 1881 году он выдвинул идею атомарной природы электричества.

Универсальность научных талантов немецкого ученого не переставала удивлять даже после того, как он ограничился исключительно физическими тематиками. В 1873 году он выступил с изложением теоретических вопросов управляемого воздухоплавания. В следующем году создал теорию аномальной дисперсии волн [83]. Далее последовали несколько важных работ по теоретической механике. Исследуя явление электролиза, ученый обобщил закон Фарадея, создал теорию конвекционных токов.

В 1882 году Герман Гельмгольц дал новую формулировку второму началу термодинамики, позволившую применить его к изучению химических процессов. Тогда же было введено понятие свободной энергии (энергии Гельмгольца) – энергии, которую необходимо сообщить телу для приведения его в термодинамическое равновесие с окружающей средой (ныне энергию Гельмгольца часто называют изохорно-изотермическим потенциалом).

В 1888 году Гельмгольц стал первым президентом Физико-технического имперского ведомства в Шарлоттенбурге (близ Берлина). Несмотря на загруженность административными обязанностями, пожилой ученый продолжал свои научные изыскания. Еще в 1875 году он сделал попытку применить открытые им закономерности вихревых движений к исследованию атмосферных явлений, положив тем самым начало научной метеорологии. В 1888–1890 годах он вернулся к своим идеям, изложил теорию ветров и объяснил механизм образования волн.

Последние работы Гельмгольца (1891–1892 годы) были посвящены теоретической механике. В 1891 году ученые всего мира праздновали 70-летний юбилей своего немецкого коллеги. В честь этого события были собраны средства для учреждения премии имени Гельмгольца за лучшие работы в тех областях науки, которыми занимался ученый.

8 сентября 1894 года Германа Гельмгольца не стало. Можно смело сказать, что он был последним великим универсалом научного мира. Немецкий ученый всего несколько лет не дожил до учреждения Нобелевских премий, но, вполне вероятно, он мог стать последним ученым, удостоенным этого самого престижного научного трофея сразу в трех областях: физиологии и медицины, физики и химии.

ЧЕБЫШЕВ ПАФНУТИЙ ЛЬВОВИЧ

(1821 г. – 1894 г.)

Пафнутий Чебышев родился 14 (26) мая 1821 года в селе Окатово, Калужской губернии в дворянской семье. Его отец, Лев Павлович, ветеран войны 1812 года, после завершения военной карьеры поселился в небольшом семейном имении. Неподалеку от Окатова находился Пафнутьев монастырь. По всей видимости, в честь монастыря мальчик получил свое, в общем-то, нечасто встречающееся имя.

О детстве Пафнутия известно немного. Всего в семье Чебышевых было девять детей: пятеро мальчиков и четверо девочек. Начальное образование дети получали дома. Мать, Аграфена Ивановна, обучала их грамоте, а двоюродная сестра Авдотья Сухарева – французскому языку и арифметике. По воспоминаниям родственников уже в детстве Пафнутий, с тех пор как научился считать, предпочитал всем детским играм и забавам решение математических задач и конструирование из дерева игрушек, моделей различных приборов, строений, механизмов. Рассказывали, что даже когда мать отправляла его гулять в сад, мальчик раскладывал на земле камешки и подсчитывал их, а позже начал сам себе придумывать задачи. Но не только увлечение миром цифр мешало Пафнутию принимать участие в шумных детских забавах. С детства у мальчика одна нога работала неполноценно, он хромал. Безусловно, это обстоятельство также сыграло свою немаловажную роль в формировании характера будущего ученого.

В 1832 году семья Чебышевых покинула Окатово и перебралась в Москву – Пафнутию и его старшему брату нужно было готовиться к поступлению в университет. Для обучения мальчиков математике был приглашен один из лучших московских педагогов Платон Николаевич Погорельский: строгий, но очень талантливый учитель. Латыни Чебышева учил студент-медик Алексей Тарасенков, позже ставший известным врачом и писателем.

В возрасте 16 лет Чебышев поступил на математическое отделение философского факультета Московского университета. На формирование научного мировоззрения юноши большое влияние оказал профессор математики Н. Д. Брашман – убежденный сторонник развития прикладного направления в науке. Этот преподаватель обратил внимание на талантливого студента и занимался с ним дополнительно. Преподавая механику, Брашман старался предлагать молодым ученым такие темы для диссертаций, которые имели бы практическое значение. Впоследствии Чебышев, вслед за своим учителем, уделял большое внимание практической ориентации своих изысканий. В частности, в статье «Черчение географических карт» Пафнутий Львович писал: «Сближение теории с практикой дает самые благотворные результаты, и не одна только практика от этого выигрывает; сами науки развиваются под влиянием ее, она открывает им новые предметы для исследования, или новые стороны в предметах давно известных.