Эрнст Мах
Эрнст Вальдфрид Йозеф Венцель Мах (герм. Ernst Waldfried Josef Wenzel Mach; 18 февраля 1838, Хирлиц (ныне Хрлице-у-Брна), Моравия, Австрийская империя — 19 февраля 1916, Хаар близ Мюнхена) — австрийский физик, механик, философ-позитивист и психолог. Один из основоположников эмпириокритицизма (махизма), внёсший значительный вклад в развитие физики, физиологии органов чувств и философии науки. Его работы по аэродинамике и теории познания оказали глубокое влияние на науку начала XX века, в том числе на формирование идей Альберта Эйнштейна. Именем Маха названы число Маха, конус Маха, ударные волны и ряд других физических явлений.
Биография
Эрнст Мах родился 18 февраля 1838 года в селе Хрлице-у-Брна (нем. Chirlitz) в Моравии. Его отец, Йоханн Мах, был преподавателем гимназии и владельцем небольшого имения, где Эрнст провёл первые годы жизни. До 14 лет Мах получал домашнее образование под руководством родителей — отец обучал его языкам и естественным наукам, мать — музыке. В школьные годы Мах считался «очень бездарным» учеником, из-за чего был отчислен из бенедиктинской гимназии, что, однако, не помешало ему самостоятельно подготовиться и в 1855 году сдать экзамены в гимназию в Кромержиже, которую окончил через два года.
В 1855 году Мах поступил в Венский университет, где изучал физику, философию и математику. В 1860 году защитил докторскую диссертацию «Об электрических зарядах и индукции» (герм. Über elektrische Ladungen und Induktion). В 1861 году прошёл хабилитацию и стал приват-доцентом Венского университета.
Карьера Маха была связана с ведущими университетами Австрийской империи:
- 1864–1866 — профессор математики, затем физики в Грацском университете;
- 1867–1882 — профессор экспериментальной физики в Карловом университете в Праге (с 1879 года — ректор университета);
- 1882–1895 — профессор физики Немецкого университета в Праге;
- 1895–1901 — профессор философии, истории и теории индуктивных наук Венского университета (специально созданная для него кафедра).
В 1898 году у Маха случился инсульт, приведший к парализации правой стороны тела, после чего он отошёл от активной преподавательской деятельности. В 1913 году переехал к своему сыну Людвигу в Фатерштеттен близ Мюнхена, где и скончался 19 февраля 1916 года.
Основные физические исследования
Аэродинамика и ударные волны
С 1881 года Мах занимался изучением аэродинамических процессов, сопровождающих сверхзвуковое движение тел. Он открыл и исследовал процесс возникновения ударной волны, образующейся при движении тела со скоростью, превышающей скорость звука. С помощью теневой фотографии Мах и его сын Людвиг первыми получили изображения ударных волн, возникающих при полёте снаряда. Эти работы заложили основы современной газовой динамики. В честь Маха названо число Маха — отношение скорости потока к скорости звука в данной среде, конус Маха, волны Маха и другие явления.
Оптика и физиология органов чувств
Первые научные работы Маха были посвящены изучению процессов слуха и зрения. Он экспериментально подтвердил эффект Доплера для звуковых и световых волн, исследовал механизм действия вестибулярного аппарата (в сотрудничестве с Йозефом Брейером) и объяснил, как внутреннее ухо участвует в поддержании равновесия. В области физиологии зрения Мах открыл оптический феномен, известный как «кольца Маха» или «полосы Маха» — зрительную иллюзию, возникающую при восприятии границ участков с различной яркостью.
Принцип Маха
В области философии физики Мах предложил принцип, согласно которому инертные свойства тела (его масса) являются результатом гравитационного взаимодействия со всем веществом во Вселенной. Этот принцип, названный впоследствии принципом Маха, оказал непосредственное влияние на Альберта Эйнштейна при разработке общей теории относительности.
Основные труды
- «История и корень принципа сохранения работы» (Die Geschichte und die Wurzel des Satzes von der Erhaltung der Arbeit, 1872)
- «Механика. Историко-критический очерк её развития» (Die Mechanik in ihrer Entwicklung: historisch-kritisch dargestellt, 1883)
- «Анализ ощущений и отношение физического к психическому» (Analyse der Empfindungen und das Verhältnis des Physischen zum Psychischen, 1886)
- «Познание и заблуждение» (Erkenntnis und Irrtum, 1905)
Философские взгляды
Физикалистский позитивизм и махизм
Философия Маха представляет собой последовательную попытку преодолеть метафизические допущения классической физики. Он утверждал, что единственной реальностью, доступной познанию, являются «ощущения» или «элементы опыта», которые не делятся на физическое и психическое. Задача науки, по Маху, заключается не в поиске скрытых сущностей или причин, а в «экономичном описании фактов». Научные законы — это не открытие объективных законов природы, а только сжатые и удобные обобщения наблюдаемых данных. Понятия атома, абсолютного пространства и абсолютного времени, по Маху, являются лишь «мысленными конструктами», которые не имеют эмпирического обоснования, а потому должны быть исключены из науки.
Критика ньютоновской механики
Мах подверг критике ньютоновские представления об абсолютном пространстве, абсолютном времени и абсолютном движении. Он доказывал, что все виды движения имеют смысл только в отношении к другим телам, а не к абстрактным категориям. Эта критика, изложенная в «Механике» (1883), вдохновила Эйнштейна на создание теории относительности, однако сам Мах впоследствии критически отнёсся к релятивистской физике.
Отношение к атомизму
Мах был убеждённым противником атомистической теории. Поскольку атомы в то время нельзя было наблюдать напрямую, он считал их не более чем гипотезой, полезной, но не обязательной для физики. Мах утверждал, что научное знание должно основываться исключительно на данных чувственного опыта, а не на умозрительных конструкциях. Позднее, после работ Эйнштейна и Ж. Б. Перрена, доказавших реальность атомов, позиция Маха утратила своё влияние.
Влияние на неопозитивизм
Философские идеи Маха стали прямым продолжением классического позитивизма Огюста Конта и Герберта Спенсера и легли в основу второй стадии развития позитивизма — эмпириокритицизма (махизма). Его идеи оказали определяющее влияние на Венский кружок логических позитивистов (Мориц Шлик, Рудольф Карнап, Отто Нейрат), на философию Бертрана Рассела и Людвига Витгенштейна.
Критика
Философия Маха встретила резкую критику со стороны В. И. Ленина, который посвятил её опровержению свой труд «Материализм и эмпириокритицизм» (1909), где характеризовал махизм как субъективно-идеалистическое течение, ведущее к отрицанию объективной реальности. Ленин вступил в полемику не только с самим Махом, но и с его русскими последователями (А. А. Богдановым, А. В. Луначарским и др.). Мах также был подвергнут критике со стороны Макса Планка, который усматривал в его отрицании атомов несовместимость с физической наукой.
Память
В честь Эрнста Маха названы:
- Число Маха (отношение скорости потока к скорости звука);
- Конус Маха, волны Маха, ударные волны Маха;
- Лунный кратер Маха;
- Астероид 3949 Mach;
- Научно-исследовательский институт динамики быстропротекающих процессов имени Эрнста Маха (Ernst-Mach-Institut) во Фрайбурге.
Имя Маха носят гимназии в Хааре (при Мюнхене) и Хюрте (при Кёльне). В Вене есть площадь Маха (Machplatz) и улица Маха (Machstraße). Австрийская академия наук с 1966 года вручает медаль имени Эрнста Маха за заслуги в области физики.