Filozófuskénttudományfilozófiával, az észlelés törvényeinek és a természet törvényeinek kapcsolatával, azesztétika tudományával és a tudomány társadalomra gyakorolt hatásával is foglalkozott. Munkássága során végig meghatározó volt azempirista szemlélet. Egy német kutatóintézetet, aHelmholtz Associationt róla nevezték el.[6]
1872-ben a Magyar Tudományos Akadémia tiszteleti tagjává választották.[7]
Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz 1821. augusztus 31-én született a németországi Potsdamban. Édesanyja Caroline Penn volt. Édesapja, Ferdinand Helmholtz a potsdami Gymnasiumban filológiát és filozófiát oktatott, emellett közeli barátja volt a filozófus és író Immanuel Hermann Fichtének. Helmholtz későbbi munkáján észrevehetőFichte hatása, ahogyKanté is. Elméleteiket a fiziológia területén használta fel.
Eleinte édesapja oktatta otthon, ám tanulmányaival nem haladt jól, de ez pusztán gondolati függetlenségének tudható be. Apja orvosi pályára szánta, viszont Helmoltzot inkább a természettudományok érdekelték. Jelentkezett a Gymnasiumba, mert úgy döntött, fizikus lesz. Ez a vágya anyagi okok miatt nem teljesülhetett, így végül a berlini orvosi intézetben tanult.
1842-ben orvosként kezdett dolgozni a katonaságnál, ám emellett folytattamatematikai ésfizikai tanulmányait is. Az energiamegmaradásról szóló elméletei ráébresztették környezetét arra, hogy Helmholtz helye nem a hadseregnél, hanem sokkal inkább az akadémián lenne.1849-től hét éven át akönigsbergi egyetem fiziológia-professzora volt. Ezután hasonló posztot látott elBonnban, majdHeidelbergben, ahol egészen1871-ig élt. Utolsó munkahelye aberlini egyetemen volt fizika-professzorként.
1847-ben a Fizikai Társaság előtt olvasta fel azenergiamegmaradásról szóló művét. Ez az elméletmaterialista nézőpontot sugall, hiszen lényege, hogy minden fizikai változásnak fizikai oka van.
Helmholtz az izmok anyagcseréjének tanulmányozása közben fedezte fel az energia megmaradásának alapját. Felbuzdulva azon, hogy élő erő nem volt szükséges az izom működtetéséhez, megpróbálta bebizonyítani, hogy nem vész el energia az izomműködés során.
Helmholtzot megelőzőenJohannes MüllerAz ember fiziológiájának kézikönyvében már készített becsléseket az idegimpulzus sebességére. Szerinte azidegek rövidsége miatt a vezetés sebessége végletesen nagy (akár afény sebességét is elérheti), nem lehet megmérni. Helmholtz felülvizsgálta eme álláspontot. A motoros idegeknélkimográf segítségével mérte a terjedési sebességet, eredményként pedig megkapta, hogy a terjedési sebesség 30 méter másodpercenként. A szenzoros idegeknél elektromos ingerléssel a távolság függvényében végzett elemzéseket, a sebesség itt 50-100 méter/másodperc volt.Ezek az eredmények nagy hatással voltak a tudomány haladására, areakcióidő-mérés hátterét jelentették.
Alapgondolata a közvetlenészlelés elmélete, miszerint az érzékletek értelmezése nemtudatos következtetések útján, tapasztalatok segítségével történik. Helmholtz tehát ezen a téren is empirikus elveket vallott.
Átfogó észleléselmélete szerint a percepció kétszintű folyamat. Az alacsony szint az automatikusreakció szintje, a magas pedig areprezentációkért felelős. Az észlelés emellett alulról felfelé, és felülről lefelé ható folyamatok összessége.
Aszemfenéktükörrel, ezzel a forradalmian új eszközzel (1851) közvetlenül, beavatkozás nélkül vizsgálhatták aretinát, mely a központi idegrendszer része. Eme találmány Helmholtzot világhírűvé tette.
Thomas Young 1802-es feltevése szerint a szemben háromfélereceptor helyezkedik el, és ezek ingerlési mintázatának eredményeképp jön létre a színérzékelés. Ezt az elméletet nagyrészt figyelmen kívül hagyták, ám 50 évvel később Helmholtz kicsit módosította és behozta a köztudatba, ígyYoung-Helmholtz-elméletként vált ismertté.
Helmholtz elméletének az alapja, hogy a szemben háromféle szövet található, melyek külön-külön ingerelve különböző színérzetet váltanak ki (vörös, zöld és ibolya). Ha a három alapszíntől eltérő szín ingerli a szöveteket, akkor nemcsak az egyik fog működésbe lépni, hanem kettő vagy három is valamilyen kombinációban.
Sok kritika érte ezt a gondolatmenetet, leginkább azért, mert aszínvakságot tanulmányozva ellentmondásokat fedeztek fel aháromszín-elméletben.
A legsikeresebbellenszínelméletEwald Hering nevéhez fűződik (1874). Eszerint négy alapszín létezik, az eddigi három mellé vette a sárgát is. Az ellenszínelmélet jobb magyarázatot ad a színtévesztésre, mint a háromszín-elmélet.
Helmholtzot foglalkoztatta a kérdés, hogy vajon hogyan tudunk különbséget tenni mély és magas hangok között. A hangmagasság-érzékelés kezdeti helyének a belső fülbaziláris membránját tartotta, mely alapállapotban összetekert struktúra, ám széthajtogatva egyik vége keskeny, a másik széles. Itt lokalizálta a különböző magasságú hangok észlelését: a magas hangokét a keskeny oldali rostokon, a mély hangokét pedig a széles oldali rostokon.
Helmholtz empirikus nézete szerint a téri észlelés alapja a tapasztalat, a helyjelzőket tanulással sajátíthatjuk el. Hering ezt az elméletet is cáfolta, és nativista magyarázatot adott a térpercepcióra. Ez aHelmholtz-Hering-vita (empirista-nativista ellentét) napjainkban is meghatározó.
