Helmholtz era descendiente, por parte
de su madre, de William Penn. Estudió medicina después de una niñez enfermiza,
Müller fue uno de sus profesores. Después de su graduación practicó como
cirujano, durante cierto tiempo, en el ejército prusiano. En 1849, por el
interés e influencia de Humboldt, obtuvo su primer puesto académico, como
profesor de fisiología en la Universidad de Kömigsberg. Más tarde enseño
anatomía en Heidelberg y después en Berlín. Por el interés que demostró en
muchas áreas se parece mucho a Thomas Young, otro médico científico.
Como Young, hizo un estudio de la
función del ojo y en 1851 inventó un oftalmoscopio, con el que se podía
escudriñar el interior del ojo, instrumento sin el cual los especialistas de la
vista, posteriores a él, no hubieran podido hacer sus reconocimientos. (Babbage
había inventado un instrumento parecido unos tres años antes, pero Helmholtz
realizó su invento de manera totalmente independiente.) También inventó el
oftalmómetro, instrumento que podía usarse para medir la curvatura del ojo.
Además, reavivó y amplió la teoría de Young acerca de la visión tricolor, tanto
que se conoce como la Teoría de Young-Helmholtz.
También estudió otro órgano de los
sentidos, el oído. Anticipó la teoría de que el oído distinguía la diferencia
de tono por un órgano de forma espiral del oído interno, el caracol, que
contenía según explicó, una serie de resonadores cada vez más pequeños, cada
uno de los cuales correspondía a un sonido de frecuencia cada vez más alta. El
tono que se apreciaba dependía del resonador que se activaba al escuchar cierto
sonido.
Señaló, además, que la calidad del tono
dependía de la naturaleza, número e intensidades relativas del tono mayor (los
tonos mayores son vibraciones más rápidas que la vibración básica a la que
estaba sometido el foco del sonido, las vibraciones más rápidas se relacionaban
con las básicas por razones muy simples). El tono, más el tono mayor, hacen
reaccionar a los resonadores de un modo específico, de tal manera que una nota
idéntica tocada por dos instrumentos distintos se podría reconocer al oírla
porque sería de distinta calidad. También analizo el hecho de que las
combinaciones de notas suenan bien o son discordantes según la proporción entre
la longitud de onda y la repetición de sonido. De este modo aplicó los
principios de la ciencia al arte de la música. (Lo que le causaba un gran
placer, pues era un músico consumado.)
Helmholtz fue el primero en medir el
impulso nervioso. Su profesor, Müller, acostumbraba a presentar este caso como
un ejemplo que la ciencia no podría resolver, porque el impulso se movía muy
rápidamente en un espacio muy pequeño. En 1852, Helmholtz estimuló un nervio
relacionado con un músculo en una rana, hizo el estímulo primero cerca del
músculo, después más lejos y se las arregló para medir la cantidad de tiempo
adicional requerido para que el músculo respondiese en el segundo caso.
Fue un matemático con grandes dotes,
efectuando sus trabajos en la geometría no euclidiana, descubierta por Riemann.
Pero en el campo por el que es más
conocido y reconocido es el de la física y su contribución a ella y su
desarrollo, en particular, por el tratado de Conservación de la Energía, al que
llegó por sus estudios en la acción muscular. Fue el primero en demostrar que
el calor animal era producido principalmente por la contracción de los músculos
y que se formaba un ácido, ahora llamado láctico, al trabajar estos.
Mayer había anunciado el concepto de
conservación de la energía en 1842, pero Helmholtz independientemente en 1847 lo hizo con mucho
más detalle y de un modo más específico, así que, por regla general, se le
atribuye el honor de su descubrimiento. La tendencia, últimamente, es a repartir
ese honor a partes iguales entre Helmholtz, Mayer y Joule.
Helmholtz utilizó la noción de la
conservación de la energía para oponerse a lo vital. Si había una fuerza vital,
decía, en los organismos vivos que no existe en el universo inanimado, entonces
la teoría de la conservación de la energía no se cumpliría para los organismos,
porque esto implicaría que eran máquinas de movimiento continuo, cosa que
claramente no eran.
En 1854 consideró las posibles fuentes
de energía procedentes del sistema solar. La única fuente que parecía razonable
en aquel tiempo era la gravedad, como anteriormente había señalado Mayer. La
hipótesis de Laplace era que el Sol
había empezado como una gran nebulosa que se contraía gradualmente. Otra teoría
era la de la energía cinética de las partículas que caían hacía el centro del
Sol y que podían convertirse en radiación, y esta sería la responsable de la
energía solar por un periodo muy largo de tiempo.
Pero no lo suficientemente largo.
Helmholtz calculó la proporción de contracción solar
por la cantidad de energía emitida por el Sol y retrocediendo en el tiempo fijó
el periodo cuando el Sol debió de ser tan voluminoso que incluiría dentro de él
a la órbita de la Tierra. Por este cálculo, la máxima cantidad de tiempo en el
que existió la Tierra era de 25 millones de años. Parecido fue el cálculo de
Kelvin acerca del tiempo máximo requerido para que la Tierra tuviera la
temperatura actual, todo esto llevó a los geólogos a sus teorías propias. Los
dos cálculos estaban equivocados, al ignorarse en ellos la radioactividad y la
energía nuclear (ambas desconocidas por aquella época). Helmholtz murió unos
años antes de demostrarse su error.
A pesar de todo, este error fue útil en una cosa.
Condujo a algunos biólogos como Nägeli y Kölliker a formar una idea de la
evolución avanzando por saltos repentinos que permitía que el proceso completo
se redujese drásticamente al periodo admitido por Helmholtz y Kelvin. Una
generación más tarde De Vries desarrollaría la teoría de las alteraciones o
mutaciones, basándose en todo esto, y daría el toque final a la teoría de
Darwin de la evolución por selección natural.
Helmholtz empezó una obra importante que otros
prosiguieron. Se interesó en los trabajos de Maxwell sobre radiaciones
electromagnéticas y planteó el problema de situar la radiación fuera del
espectro visible a un estudiante, por aquel entonces, Hertz, que probó de una
manera rotunda que era así realmente.
Helmholtz hizo el razonamiento de que los átomos o
grupos de ellos que se movían por una solución durante los procesos electrolíticos
debían llevar con ellos <átomos de electricidad>. Esto presagiaba la
teoría de Arrhenius.
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