超常思维为想象力提供平台

少年立志献身科学

1821年8月3日，赫尔姆霍茨出生于德国波茨坦的一个具有浓厚文化气息的知识分子家庭中，父亲是当地的一名中学教师，对绘画、音乐、数学、语言学、神学和哲学等学科都具有浓厚的兴趣和研究。母亲聪明贤惠，是美国独立战争时期赫赫有名的启蒙思想家、民主主义者W·彭尼的后代。赫尔姆霍茨之所以能够在日后成长为德国科学界的领袖式人物，与母亲的影响是分不开的。

7岁以前，赫尔姆霍茨的健康状况非常的糟糕，为了免于意外的发生，父母不得不让赫尔姆霍茨呆在家里。寂寞的赫尔姆霍茨只好以看图画本、玩玩具、搭积木等活动来打发时间。这与其他同龄儿童的生活相比枯燥多了，然而，这却是他成长道路上的一个重要的启蒙时期。大量的看书和想象的时间使他比别的孩子较早步人了智力发育的更高阶段。在玩积木的过程中，他对有形物体空间几何关系的直觉把握能力开始慢慢地形成，正如他后来所说的“毋需很多思考，我就能想像出，当把不同形状的物体放在一起时，将要产生一个什么样的图案”。这种超常思维的发展无形中为他的想象力提供了一个可向更加深远、更加广阔的空间扩展的平台。

1828年，8岁的赫尔姆霍茨进入了当地一所小学。虽然善于领会图形和空间，但那些需要死记硬背的东西却总让他感到头痛。他在后来的回忆时说：“对于没有相互联系的事，我的记忆力极差，最初表现为难于区分左和右。后来，当我开始在学校学习语言，学习词汇、不规则语法和特殊的表达形式时，我比其他同学更为困难。”因此，头几个星期的学习状况简直可以用“糟糕透了”来形容。但他并没有失去学习的兴趣，不甘服输的他开始琢磨一种新的学习方法，这就是了解、把握甚至不惜自己假想，去建构各个学习内容、事物之间的联系性。这种学习方法虽然起步较慢，要花不少心思，但还真让他成功了。靠着这份爱琢磨劲儿，赫尔姆霍茨的学习成绩开始提高。他中学一年级的一份成绩报告册表明，他的希腊语、拉丁语、希伯来语、宗教、数学和物理的成绩已经样样优秀，历史和地理成绩更是优异。

少年时代赫尔姆霍茨的理想是成为一个物理学家，他认真学习物理书籍，并尝试着用手边能找得到的有限工具来重复、模仿书上的各种物理实验，撰写研究心得文章。据记载，他曾经用眼镜玻璃和透镜做了一台光学仪器，为一家科研机构解决了不少问题。而他在中学写的一篇题为《论自由落体定律》的论文，已经表明了他对物理学中一些重大深远问题的深思熟虑。

1838年10月，赫尔姆霍茨以优异的成绩完成了中学学业，根据父母意愿，他选择了学医，进了柏林皇家医学院弗里德里希·威耳赫尔姆研究所，开始了5年学医生涯。

“能量守恒”创立者之一

19世纪是物理学高歌猛进的时代，热电效应、电热效应、电磁效应和电能与化学能之间的可转换性等等一系列重大科学发现，尤其是动量、能量守恒理论被世人的认同和接受，使得这种努力结出硕果成为可能。在导师弥勒的带领下，赫尔姆霍茨的工作一开始就定位于探索生物有机体与动量、能量守恒理论的关系，并致力于把研究生物有机体的生理学的发展建立在牢固的物理学理论基础之上。

赫尔姆霍茨有很强的数学和物理学知识基础，这使得他可以从不同的角度来反复思考同一类问题。同时，通过灵活地运用实验掌握详实的数据后，赫尔姆霍茨大胆地对当时“生命力”问题研究当中盛行的“活力论”提出了质疑。“活力论”认为，生物有机体所具有的机械能和热量完全来自于本身内部的新陈代谢，所以有机体无需来自外界的能量，仅依靠自身的能量就能永无休止地工作下去。然而赫尔姆霍茨却指出，这种理论存在一个致命的缺陷，即认为“活力”可以不由他物而突然产生并且一旦有消耗也不能转化为他物，这本身就是一个物理学的悖论，与已知的力学原理不相符合。在他看来，在无机界，机械力、电力、化学力都是与同一种力或能量相等的，并且它们可以发生相互转化。而在有机界，这种情况也同样适用，它们在现实地发生、进行着。

赫尔姆霍茨在1843年写的《论发酵和腐烂的本质》和为《医学百科全书》所写的《生理热》，以及1845年《关于对动能的理论所做的工作报告》等论文中，详细地阐述了这一观点，1847年2月的《论力的守恒》一文中更是完成了对能量守恒理论的普适性的第一次完美论证。这篇论文由于从各个学科、不同侧面确立了能量守恒理论的普遍性，从而成为物理学发展史上的经典杰作。也正是因为赫尔姆霍茨这种开创性的综合研究，能量守恒和能量转换原理才从不完善构想成为较成熟的理论，从原来对自然界的不连贯表述成为对自然内在统一性的真正揭示。正是有鉴于此，虽然与他同时代的德国科学家迈尔和英国科学家焦耳也先后独立地发现了能量守恒和能量转换律，但许多科学史学家仍然把赫尔姆霍茨当作这一定律的发现者当中最为杰出的一位。

发明“检眼镜”

“检眼镜”是一种医生用来检查病人眼睛视网膜的器械，它的结构和原理比较简单。利用凹面镜的反射和聚焦，照到病人的眼睛上，检查者就可以通过小孔检查病人的眼底。这种器械是赫尔姆霍茨发明的。

1849年5月，赫尔姆霍茨在柏林科学院院长洪堡的举荐下，从柏林艺术研究院进人哥尼斯堡大学，任生理学课教授，讲解人体各器官的运作机制。一天，在准备“眼睛”一课的知识时，赫尔姆霍茨从堆满眼科书籍的书桌上站起身，到屋外的林阴小道散步。此时已是夜里十点多钟，明月高悬，淡淡的月光洒向林间，给树木镶上一抹迷人的晕边。赫尔姆霍茨像往常一样，一边散步一边欣赏寂静而美丽的景色。突然．一只花猫跳到了离他几米远的路中，用那双绿幽幽的大眼睛好奇地向他看了看，又一蹿而去。只这么一看，让赫尔姆霍茨略感吃惊。当他继续向前走时，脑子里总在闪现出花猫的那双绿眼睛。猫的眼睛怎么会发光呢？是什么使猫的眼睛显得这般清澈呢？他想，按照能量守恒和能量转化定律，只有燃烧着的物质才会发光，而猫眼中不可能有物质在燃烧，那么刚才看到的绿光也就是外界、月亮的反射光了。既然猫的眼睛在反射光线时，可以更清楚地看到其眼睛的内部，那么，人的眼睛呢？可不可以也用光学理论来帮助解释人眼的运作机制呢？灵感既现，赫尔姆霍茨久思不得解的问题一下子变得简单明了。他几乎是小跑着回到自己的书房，将想法记录整理成文。这就是前面所说的检眼镜的基本原理。在此基础上，赫尔姆霍茨设计制作出人类医学史上第一台“检眼镜”。

赫尔姆霍茨在回忆这一发明时，谦虚地说，在这一发明中，运气比实干更重要。然而，运气是偏爱有准备的头脑的。其实，与他同时的一个叫布兴克的人也发现了眼睛的光反射现象，但他并没有进一步追究眼睛中所形成的光学现象，从而与“幸运”女神失之交臂。

徜徉在多学科科学殿堂

近代以来，自然科学日益被细分成许多个小而专的研究领域，每个领域都非常深奥，因此，许多研究者一生往往就只能研究其中的一小部分。像古希腊亚里士多德那样的“百科全书式的博学思想家”已经很难看到了。然而，赫尔姆霍茨却以他过人的勇气和超常的智慧，跻身于这一科学巨星的行列，在他60多年的科学研究道路上，他先后徜徉于数学、物理学、生理学、光学、化学、音乐、美学和哲学的科学殿堂，从能量守恒定律到最小作用量原理，从以他的名字命名的赫尔姆霍茨三色视说到对科学方法论的哲学思考，其研究领域之广，问题探讨之深，可以说在科学史上是罕见的！

赫尔姆霍茨杰出的才能和卓越的贡献，对19世纪德国科学事业的发展和世界文明的进步产生了重要影响。德国人民将他称为“德国科学的帝国首相”；英国著名科学家麦克斯韦称他为“智慧的巨人”；俄国著名物理学家列别捷夫则把他誉为“科学的国际导师”。

1894年9月8日，赫尔姆霍茨突发脑溢血，在柏林溘然长逝，享年73岁。

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