Ernst Mach


Ernst Mach (ur. 18 lutego 1838 w Tuřanach koło Brna, dziś Brno-Chrlice; zm. 19 lutego 1916 w Vaterstetten koło Monachium) – fizyk i filozof austriacki. (wyznanie katolickie)

Genealogia


  • Ojciec: Johann (1805–79), właściciel majątku ziemskiego w Untersiebenbrunn (Dolna Austria);
  • Matka: Josepha (1813–69) córka arcybiskupiego skarbnika Wenzla Lanhaußa w Chrilcach i Teresy Merkl;
  • Ożenił się: w Grazu w 1867 z Luise z domu Marußig (1845–1919);
  • Dzieci: 4 synów m.in. Ludwig (1868–1951, fizyk), Felix (1879–1933, malarz), Viktor (1881–1940, wytwórca instrumentów matematycznych) i córka.

Życiorys


Ernst Mach do dziesiątego roku życia uczył się w domu rodzinnym. Wspólne obserwacje przyrody z ojcem i lektura tekstów klasycznych znacząco wpłynęły na jego rozwój intelektualny. W 1848 rozpoczął naukę w benedyktyńskim gimnazjum w Seitenstetten. Jednak po roku musiał przerwać naukę, gdyż uznano go tam za „całkowite beztalencie”. Ponownie uczył go ojciec, a w międzyczasie wyuczył się zawodu stolarza artystycznego. Po zdanym egzaminie wstępnym rozpoczął w 1853 naukę w gimnazjum pijarów w Kroměříž (niem. Kremsier) na Morawach, gdzie dwa lata później zdał maturę. Od jesieni 1855 studiował fizykę, filozofię i matematykę na uniwersytecie w Wiedniu. Na przełomie 1859/60 doktoryzował się dysertacją pt. Über elektrische Entladung und Induktion (O wyładowaniu elektrycznym i indukcji). W 1861 habilitował się w Wiedniu i został tam Privatdozentem, w 1864 objął katedrę matematyki w Grazu, w 1866 został tam profesorem fizyki i od 1867 pracował jako profesor fizyki na uniwersytecie w Pradze. Tam był dziekanem Wydziału Filozoficznego (1872/73) i rektorem w roku akademickim 1879/80. Po podzieleniu uniwersytetu w Pradze był w 1883/84 pierwszym rektorem Niemieckiego Uniwersytetu Karola i Ferdynanda (Deutsche Karl-Ferdinands-Universität). W 1895 przeniósł się na uniwersytet do Wiednia, gdzie był profesorem filozofii. Jednak w wyniku paraliżu wywołanego udarem mózgu musiał w 1898 zaprzestać działalność pedagogiczną; w 1901 ustąpił oficjalnie z zajmowanego stanowiska. Do 1913 żył w Wiedniu, po czym przeprowadził się do najstarszego syna Ludwiga do Vaterstetten koło Monachium, gdzie spędził ostatnie lata życia.

Dokonania naukowe


Już wkrótce po promocji Ernst Mach poświęcił się badaniu kontrowersji między jednym z jego akademickich nauczycieli Josefem Maximilianem Petzvalem (1807–1891) a jego adwersarzem Christianem Andreasem Dopplerem (1803–1853). Dzięki dokładnemu określeniu wpływu ruchu od nadajnika do odbiornika (źródła dźwięku i rejestrującego go obserwatora) mierzonej częstotliwości sygnału akustycznego doszedł do eksperymentalnego dowodu, wówczas mocno kontrowersyjnego, zjawiska Dopplera („O zmianie tonu i barwy dzięki ruchowi”, 1860/62). Jednocześnie dostarczył analizę istniejących dotąd nieporozumień i niejasności oraz wskazał na zastosowanie prawa dopplerowskiego do określenia względnej prędkości ciał stałych. W Grazu studiował między innymi fale radiowe, dynamikę gazów i cieczy, jak również efekty akustyki. Jego najważniejsze eksperymentalne badania doprowadziły do ​​pierwszych zdjęć latających pocisków, których stożek kompresji w powietrzu mógł wizualizować za pomocą metody smug Augusta Toeplera (1836–1912). Jego obserwacje wykazały, że sinus kąta rozwarcia stożka jest równy stosunkowi prędkości pocisku (v) do prędkości dźwięku (a). Stosunek ten nazywany jest liczbą Macha (M, Ma) M=v/a. Liczba Macha stała się w lotnictwie jednostką do określenia prędkości szybko latających obiektów.

Badania dotyczące fotografii doprowadziły także Ernsta Macha do innych eksperymentów optycznych dotyczących dyfrakcji światła, pierścieni newtonowskich, a także od 1904 r. wraz z synem Ludwigiem badał zjawiska interferencji światła spolaryzowanego i zmianę fazy przez odbicie. W wydanej w 1872 r. książce Die Geschichte und die Wurzel des Satzes von der Erhaltung der Arbeit (O historii i korzeniach twierdzenia o zachowaniu pracy) przedstawił swoje pierwsze studia „historyczno-krytyczne” na temat stanu ówczesnej nauki. W przeciwieństwie do współczesnych mu podręczników, które interpretowały stan badań jako ostateczny i niezbity, Ernst Mach połączył ze sposobem przedstawienia możliwość nieustannej modyfikacji i optymalizacji osiągniętego stanu badań. To dało mu myślową wolność, która doprowadziła do krytyki praw Isaaca Newtona (1643–1727). Już w 1868 r. w piśmie Über die Definition der Masse (O definicji masy), szczegółowo później w Mechanik (1883, Mechanika), krytykował newtonowską definicję masy. Następnie w Zur Kritik der Newtonschen Aufstellungen (Krytyka newtonowskich ustaleń) krytykował jego hipotezę o ruchu przyśpieszonym. Postulat, że zachowanie bezwładności mas wynika z rozkładu masy otaczającego go wszechświata, został później nazwany przez Alberta Einsteina (1879–1955) jako "zasada Macha". Zasada ta miała duże znaczenie dla późniejszego sformułowania ogólnej teorii względności (OTW) Einsteina. Ernst Mach odrzucił interpretację atomów jako rzeczywistą strukturę materii reprezentowaną przez wiedeńskich fizyków Josefa Stefana (1835-1893) i Ludwiga Boltzmanna (1844–1906), jako niemożliwą do zweryfikowania.

Pod wpływem Emila Heinricha du Bois-Reymonda (1818–1896) i Gustava Theodora Fechnera (1801–1887), jak również Ernsta Wilhelma von Brücke (1819–1892) skoncentrował się w czasie pracy w Wiedniu i Grazu na studiowaniu fizjologii zmysłów ((Über das Sehen von Lagen und Winkeln durch die Bewegung des Auges, 1861) oraz badaniu akustyki fizjologicznej (1863–65). Ważna obserwacja, nazwana później "pasmem Macha", dotyczyła hamowania lub wzmacniania percepcji miejscowych bodźców przez bodźce środowiskowe. W Pradze przeprowadził badania dotyczące zmysłu równowagi i odczuć ruchu. Odpowiedzialny za to organ Mach zlokalizował w półkolistych kanałach ucha wewnętrznego (tego odkrycia dokonał, niezależnie od niego, również Josef Breuer (1842–1925)).

Jako filozof Ernst Mach zaliczany jest do empiriokrytycyzmu („drugi pozytywizm”). Opowiadał się za podaniem jasnych kryteriów rozróżnienia wiedzy naukowej i nienaukowej oraz odrzuceniem jako nienaukowych wszelkich rozważań metafizycznych, tj. nie opartych na doświadczeniu. Jego zdaniem prawa nauki są jedynie ekonomicznym opisem faktów, a podstawową zasadą nauki powinna być „ekonomia myślenia”, czyli najbardziej skrótowy opis zjawisk. Jeszcze za życia Ernsta Mach ostro krytykował go fizyk Max Planck (1858–1947), który w 1910 r. zarzucił mu niedocenienie znaczenia teoretycznej części nauki, przeszacowania i niejednoznaczność „ekonomii myślenia", jak również podstawową błędną ocenę celu badań naukowych.

Dzieła (wybór)


  • Einleitung in die Helmholtz’sche Musiktheorie, 1866.
  • Optisch-akustische Versuche, 1872.
  • Die Mechanik in ihrer Entwicklung historisch-kritisch dargestellt, 1883.
  • Die Analyse der Empfindungen, 1886.
  • Erkenntnis und Irrtum, 1906 (Percepcja i błąd).
  • Die Prinzipien der physikalischen Optik, 1921.
  • Analyse der Empfindungen und das Verhältnis des physischen zum psychischen, 1922 (Analiza wrażeń i stosunek sfery fizycznej do psychicznej przeł. Marcin Miłkowski; wstępem opatrzył Bohdan Chwedeńczuk, 2009).
  • Mach, Ernst (1838-1916).

Literatura


  • Klaus Hentschel: Mach, Ernst w Neue Deutsche Biographie (NDB). Tom 15, Duncker & Humblot, Berlin 1987, ISBN 3-428-00196-6, s. 605–609 (online).

Linki