Ernst Mach - Ernst Mach

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Ernst Mach
Ernst Mach 01.jpg
Ernst Mach (1838–1916)
Geboren
Ernst Waldfried Josef Wenzel Mach

18. Februar 1838
Brno , Mähren , Österreichisches Reich (heutige Tschechische Republik)
Ist gestorben 19. Februar 1916 (1916-02-19) (78 Jahre)
Staatsangehörigkeit österreichisch
Staatsbürgerschaft österreichisch
Bildung Universität Wien
(PhD, 1860; Dr. phil. Hab, 1861)
Bekannt für Machzahl
Mach Prinzip
Stoßwellen
Mach Wellen
Mach Reflexionseffekte
Mach - Band
- Kritik an Newton ‚s Eimer Argument
Mach Diamanten
Empiriokritizismus
Relationismus
Wissenschaftliche Karriere
Felder Physiker
Institutionen Universität Graz
Charles-Ferdinand Universität (Prag)
Universität Wien
These Über elektrische Ladungen und Induktion   (1860)
Doktorvater Andreas von Ettingshausen
Doktoranden Heinrich Gomperz
Ottokar Tumlirz
Andere bemerkenswerte Studenten Andrija Mohorovičić
Einflüsse Andreas von Ettingshausen
Gustav Fechner
Carl Ludwig
Beeinflusst Wiener Kreis
Russischer Machismus
Ludwig Boltzmann
Albert Einstein
Wolfgang Pauli
William James
Wilhelm Kienzl
Pierre Duhem
Henri Poincaré
Unterschrift
Ernst Mach Signature.svg
Anmerkungen
Er war der Pate von Wolfgang Pauli . Das Mach-Zehnder-Interferometer ist nach seinem Sohn Ludwig Mach benannt , der ebenfalls Physiker war.

Ernst Waldfried Josef Wenzel Mach ( / m ɑː x / ; Deutsch: [ˈɛɐ̯nst ˈmax] ; 18. Februar 1838 - 19. Februar 1916) war ein österreichischer Physiker und Philosoph , der für seine Beiträge zur Physik wie das Studium von Stoßwellen bekannt war . Das Verhältnis der eigenen Geschwindigkeit zu der des Klangs wird ihm zu Ehren als Machzahl bezeichnet . Als Wissenschaftsphilosoph hatte er einen großen Einfluss auf den logischen Positivismus und den amerikanischen Pragmatismus . Durch seine Kritik an Newton ‚s Theorien von Raum und Zeit, vorgezeichnet er Einstein ‘ s Relativitätstheorie .

Biografie

Ernst Waldfried Josef Wenzel Mach wurde in Chrlice ( deutsch : Chirlitz ), Mähren (damals im österreichischen Reich , heute Teil von Brno in der Tschechischen Republik ) geboren. Sein Vater, der sein Studium an der Charles-Ferdinand-Universität in Prag abgeschlossen hatte , war Tutor der Adelsfamilie Brethon in Zlín in Ostmähren. Sein Großvater, Wenzl Lanhaus, ein Verwalter des Chirlitz-Anwesens, war dort auch Baumeister. Seine Aktivitäten auf diesem Gebiet beeinflussten später die theoretische Arbeit von Ernst Mach. Einige Quellen geben Machs Geburtsort als Tuřany ( deutsch : Turas , jetzt auch Teil von Brno) an, dem Standort des Chirlitz-Standesamtes. Dort wurde Ernst Mach von Peregrin Weiss getauft. Mach wurde später Sozialist und Atheist . Seine Theorie und sein Leben wurden jedoch manchmal mit dem Buddhismus verglichen , und zwar von Heinrich Gomperz, der Mach aufgrund des phänomenalistischen Ansatzes des "Ego" in seiner Sensationsanalyse als "Buddha der Wissenschaft" ansprach .

Bis zum Alter von 14 Jahren erhielt Mach seine Ausbildung zu Hause von seinen Eltern. Anschließend besuchte er ein Gymnasium in Kroměříž ( Deutsch : Kremsier ), wo er drei Jahre lang studierte. 1855 wurde er Student an der Universität Wien . Dort studierte er Physik und ein Semester Medizinphysiologie. 1860 promovierte er in Physik bei Andreas von Ettingshausen mit der Arbeit Über elektrische Ladungen und Induktion und habilitierte im folgenden Jahr. Seine frühen Arbeiten konzentrierten sich auf den Doppler-Effekt in Optik und Akustik . 1864 nahm er eine Stelle als Professor für Mathematik an der Universität Graz an , nachdem er die Position eines Lehrstuhls für Chirurgie an der Universität Salzburg abgelehnt hatte , und 1866 wurde er zum Professor für Physik ernannt. Während dieser Zeit setzte Mach seine Arbeit in der Psychophysik und in der sensorischen Wahrnehmung fort. 1867 übernahm er den Lehrstuhl für Experimentalphysik an der Charles-Ferdinand-Universität, wo er 28 Jahre blieb, bevor er nach Wien zurückkehrte.

Machs Hauptbeitrag zur Physik umfasste seine Beschreibung und Fotografien von Funkenschockwellen und dann ballistischen Stoßwellen. Er beschrieb, wie eine Kugel oder Granate, die sich schneller als die Schallgeschwindigkeit bewegte, eine Luftkompression vor sich erzeugte. Mit der Schlierenfotografie konnten er und sein Sohn Ludwig die Schatten der unsichtbaren Stoßwellen fotografieren. In den frühen 1890er Jahren konnte Ludwig ein Interferometer erfinden, das viel klarere Fotografien ermöglichte. Mach leistete aber auch viele Beiträge zur Psychologie und Physiologie, einschließlich seiner Antizipation von Gestaltphänomenen , seiner Entdeckung des schrägen Effekts und von Mach-Bändern , einer hemmungsbeeinflussten Art der visuellen Illusion und insbesondere seiner Entdeckung einer nichtakustischen Funktion der Innenohr, das hilft, das menschliche Gleichgewicht zu kontrollieren.

Eine der bekanntesten Ideen von Mach ist das sogenannte " Mach-Prinzip ", das den physikalischen Ursprung der Trägheit betrifft. Dies wurde nie von Mach niedergeschrieben, sondern erhielt eine grafische verbale Form, die Philipp Frank Mach selbst zuschrieb: "Wenn die U-Bahn ruckelt, sind es die Fixsterne, die dich runterwerfen."

Ernst Machs historisches Foto von 1887 ( Schattengraph ) einer Bogenschockwelle um eine Überschallkugel

Mach wurde auch bekannt für seine Philosophie, die im engen Zusammenspiel mit seiner Wissenschaft entwickelt wurde. Mach verteidigte eine Art Phänomenalismus, indem er nur Empfindungen als real erkannte . Diese Position schien mit der Ansicht von Atomen und Molekülen als äußere, geistesunabhängige Dinge unvereinbar zu sein. Nach einem Vortrag von Ludwig Boltzmann an der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaften in Wien im Jahr 1897 erklärte er : "Ich glaube nicht, dass Atome existieren!" Von etwa 1908 bis 1911 wurde Machs Widerwillen, die Realität der Atome anzuerkennen, von Max Planck als mit der Physik unvereinbar kritisiert . Einsteins Demonstration von 1905, dass die statistischen Schwankungen von Atomen die Messung ihrer Existenz ohne direkte individuelle sensorische Beweise ermöglichten, markierte einen Wendepunkt in der Akzeptanz der Atomtheorie . Einige von Machs Kritik an Newtons Position zu Raum und Zeit beeinflussten Einstein, aber später erkannte Einstein, dass Mach grundsätzlich gegen Newtons Philosophie war und kam zu dem Schluss, dass seine körperliche Kritik nicht stichhaltig war.

1898 erlitt Mach einen Herzstillstand und 1901 zog er sich von der Universität Wien zurück und wurde in die Oberkammer des österreichischen Parlaments berufen. Als er 1913 Wien verließ, zog er in das Haus seines Sohnes in Vaterstetten bei München , wo er einen Tag nach seinem 78. Geburtstag bis zu seinem Tod 1916 weiter schrieb und korrespondierte.

Physik

Die meisten ersten Studien von Mach auf dem Gebiet der experimentellen Physik konzentrierten sich auf die Interferenz , Beugung , Polarisation und Brechung von Licht in verschiedenen Medien unter äußeren Einflüssen. Von dort folgten wichtige Erkundungen auf dem Gebiet der Überschallfluidmechanik . Mach und der Physiker-Fotograf Peter Salcher präsentierten 1887 ihre Arbeit zu diesem Thema; Es beschreibt korrekt die Geräuscheffekte, die während der Überschallbewegung eines Projektils beobachtet werden . Sie folgerten und bestätigten experimentell die Existenz einer Stoßwelle mit konischer Form, wobei sich das Projektil an der Spitze befand. Das Verhältnis der Geschwindigkeit eines Fluids zur lokalen Schallgeschwindigkeit v p / v s wird nun als Machzahl bezeichnet . Es ist ein kritischer Parameter bei der Beschreibung der schnellen Flüssigkeitsbewegung in der Aerodynamik und Hydrodynamik . Mach trug auch zur Kosmologie der Hypothese bei, die als Machs Prinzip bekannt ist .

Philosophie der Wissenschaft

Büste von Mach im Rathauspark in Wien , Österreich

Empirio-Kritik

Von 1895 bis 1901 hatte Mach einen neu geschaffenen Lehrstuhl für "Geschichte und Philosophie der Induktionswissenschaften" an der Universität Wien inne. In seinen historisch-philosophischen Studien entwickelte Mach eine phänomenalistische Wissenschaftsphilosophie, die im 19. und 20. Jahrhundert Einfluss nahm. Ursprünglich sah er wissenschaftliche Gesetze als Zusammenfassungen experimenteller Ereignisse, die konstruiert wurden, um komplexe Daten verständlich zu machen, betonte jedoch später mathematische Funktionen als eine nützlichere Methode zur Beschreibung sensorischer Erscheinungen. Wissenschaftliche Gesetze haben, obwohl sie etwas idealisiert sind, mehr mit der Beschreibung von Empfindungen zu tun als mit der Realität, wie sie jenseits von Empfindungen existiert.

Das Ziel, das es sich ( Physik ) gesetzt hat, ist der einfachste und wirtschaftlichste abstrakte Ausdruck von Tatsachen.

Wenn der menschliche Geist mit seinen begrenzten Kräften versucht, das reiche Leben der Welt, von dem er selbst nur ein kleiner Teil ist und das er niemals erschöpfen kann, in sich selbst widerzuspiegeln, hat er allen Grund, wirtschaftlich vorzugehen.

In Wirklichkeit enthält das Gesetz immer weniger als die Tatsache selbst, weil es die Tatsache nicht als Ganzes reproduziert, sondern nur in dem Aspekt, der für uns wichtig ist, wobei der Rest absichtlich oder notwendigerweise weggelassen wird.

Wenn wir einen Körper mental von der veränderlichen Umgebung trennen, in der er sich bewegt, lösen wir wirklich eine Gruppe von Empfindungen, an denen unsere Gedanken befestigt sind und die relativ stabiler sind als die anderen, aus dem Strom all unserer Empfindungen. Nehmen wir an, wir würden der Natur die Eigenschaft zuschreiben, unter ähnlichen Umständen gleiche Wirkungen hervorzurufen; Genau diese Umstände sollten wir nicht finden können. Die Natur existiert nur einmal. Allein unsere schematische mentale Nachahmung erzeugt ähnliche Ereignisse.

Machs Positivismus beeinflusste auch viele russische Marxisten wie Alexander Bogdanov (1873–1928). 1908 schrieb Lenin ein philosophisches Werk, Materialismus und Empirio-Kritik (veröffentlicht 1909), in dem er den Machismus und die Ansichten der " russischen Machisten " kritisierte. Seine Hauptkritikpunkte waren, dass Machs Philosophie zum Solipsismus und zu der absurden Schlussfolgerung führte, dass die Natur dies tat existieren nicht vor Menschen. (Lenin zitierte in dieser Arbeit auch das Konzept des " Äthers " als Medium, durch das sich Lichtwellen ausbreiteten, und das Konzept der Zeit als absolutes Konzept, das sich später bei weiteren wissenschaftlichen Entwicklungen als falsch erwies.)

Empirio-Kritik ist der Begriff für die rigoros positivistische und radikal empiristische Philosophie, die vom deutschen Philosophen Richard Avenarius aufgestellt und von Mach weiterentwickelt wurde und die besagt, dass alles, was wir wissen können, unsere Empfindungen sind und dass Wissen auf reine Erfahrung beschränkt sein sollte.

In Übereinstimmung mit der empirisch-kritischen Philosophie widersetzte sich Mach Ludwig Boltzmann und anderen, die eine Atomtheorie der Physik vorschlugen . Da man Dinge, die so klein wie Atome sind, nicht direkt beobachten kann und da zu diesem Zeitpunkt kein Atommodell konsistent war, schien die Atomhypothese Mach nicht gerechtfertigt und vielleicht nicht ausreichend "wirtschaftlich" zu sein. Mach hatte direkten Einfluss auf die Wiener Kreisphilosophen und die Schule des logischen Positivismus im Allgemeinen.

Mach wird eine Reihe von Prinzipien zugeschrieben, die sein Ideal der physikalischen Theorie destillieren - was jetzt "Machianische Physik" genannt wird:

  1. Es sollte ausschließlich auf direkt beobachtbaren Phänomenen beruhen (im Einklang mit seinen positivistischen Neigungen).
  2. Es sollte absoluten Raum und Zeit zugunsten der Relativbewegung vollständig meiden
  3. Alle Phänomene, die dem absoluten Raum und der absoluten Zeit zuzuschreiben scheinen (z. B. Trägheit und Zentrifugalkraft ), sollten stattdessen als aus der großräumigen Verteilung der Materie im Universum hervorgegangen angesehen werden.

Letzteres wird insbesondere von Albert Einstein als " Mach" -Prinzip herausgestellt . Einstein zitierte es als eines der drei Prinzipien, die der allgemeinen Relativitätstheorie zugrunde liegen . 1930 erklärte er, dass "es gerechtfertigt ist, Mach als Vorläufer der allgemeinen Relativitätstheorie zu betrachten", obwohl Mach vor seinem Tod offenbar Einsteins Theorie ablehnen würde. Einstein war sich bewusst, dass seine Theorien nicht alle Machschen Prinzipien erfüllten und auch keine nachfolgende Theorie, trotz erheblicher Anstrengungen.

Phänomenologischer Konstruktivismus

Laut Alexander Riegler war Ernst Machs Arbeit ein Vorläufer der einflussreichen Perspektive, die als Konstruktivismus bekannt ist . Der Konstruktivismus besagt, dass alles Wissen konstruiert und nicht vom Lernenden empfangen wird. Er nahm eine außergewöhnlich nicht-dualistische, phänomenologische Position ein. Der Begründer des radikalen Konstruktivismus, von Glasersfeld , nickte Mach als Verbündeten zu.

Drehstuhl von Mach, um die Erfahrung von Bewegung zu untersuchen

Physiologie

Im Jahr 1873 entdeckten Mach und der Physiologe und Arzt Josef Breuer unabhängig voneinander , wie der Gleichgewichtssinn (dh die Wahrnehmung des Ungleichgewichts des Kopfes) funktioniert, und verfolgten sein Management anhand von Informationen, die das Gehirn aus der Bewegung einer Flüssigkeit in der Flüssigkeit erhält halbkreisförmige Kanäle des Innenohrs . Dass der Gleichgewichtssinn von den drei halbkreisförmigen Kanälen abhing, entdeckte der Physiologe Friedrich Goltz 1870 , aber Goltz entdeckte nicht, wie der Gleichgewichtssensor funktionierte. Mach entwarf einen Drehstuhl, um seine Theorien testen zu können, und Floyd Ratliff hat vorgeschlagen, dass dieses Experiment den Weg zu Machs Kritik an einer physikalischen Konzeption von absolutem Raum und Bewegung geebnet haben könnte.

Psychologie

Ein übertriebener Kontrast zwischen den Rändern der leicht unterschiedlichen Graustufen tritt auf, sobald sie sich berühren

Im Bereich der sensorischen Wahrnehmung erinnern sich Psychologen an Mach für die optische Täuschung, die Mach-Bänder genannt wird . Der Effekt übertreibt den Kontrast zwischen den Kanten der leicht unterschiedlichen Graustufen, sobald sie sich berühren, indem er die Kantenerkennung im menschlichen visuellen System auslöst.

Deutlicher als jeder andere zuvor oder seitdem machte Mach die Unterscheidung zwischen physiologischen (spezifisch visuellen ) und geometrischen Räumen.

Machs Ansichten über die Vermittlung von Strukturen inspirierten BF Skinners stark induktive Position, die der von Mach auf dem Gebiet der Psychologie entsprach.

Eponyme

Als Hommage wurde sein Name gegeben an:

Literaturverzeichnis

Machs Hauptwerke in englischer Sprache:

  • Die Wissenschaft der Mechanik . Übersetzt von McCormack, Thomas J. (4. Aufl.). Chicago: Die Open Court Publishing Co. 1919 [1883].
  • "Photographische Fixirung der durch Projectile in der Luft geführteiteten Vorgänge" . Sitzungsber. Kaiserl. Akad. Wiss., Wien, Math.-Naturwiss. Cl. (auf Deutsch). 95 (Abt. II): 764–780. 1887. Bibcode : 1887AnP ... 268..277M . doi : 10.1002 / andp.18872681008 . mit Peter Slacher
  • Die Analyse der Empfindungen (1897)
  • Populärwissenschaftliche Vorlesungen (1895)
  • "Raum und Geometrie aus Sicht der physikalischen Untersuchung". Monist . 14 (1): 1–32. 1903. doi : 10.5840 / monist190314139 . ISSN   0026-9662 . mit SJB Sugden
  • Geschichte und Wurzel des Prinzips der Energieeinsparung (1911)
  • Die Prinzipien der physikalischen Optik (1926)
  • Wissen und Irrtum (1976)
  • Prinzipien der Wärmetheorie (1986)
  • Grundlagen der Theorie der Bewegungswahrnehmung (2001)

Siehe auch

Anmerkungen

Verweise

Quellen

Externe Links