Эрнст Мах¶

Эрнст Мах (нем. Ernst Mach; 18 февраля 1838, Брюнн, Австрийская империя — 19 февраля 1916, Фатерштеттен, Германская империя) — австрийский физик, механик и философ-позитивист. Известен фундаментальными работами в области аэродинамики, акустики, физиологии восприятия и теории познания. Ввёл понятие числа Маха — отношения скорости потока к скорости звука в данной среде, ставшее ключевым в аэродинамике. Оказал значительное влияние на развитие физики начала XX века, в том числе на формирование идей Альберта Эйнштейна и логического позитивизма Венского кружка.

¶Биография

¶Ранние годы и образование

Эрнст Вальдемар Йозеф Мах родился 18 февраля 1838 года в городе Брюнн (ныне Брно, Чехия) в семье учителя. Отец, Иоганн Непомук Мах, преподавал гуманитарные науки, мать, Йозефа Лангаус, происходила из семьи чиновника. До 14 лет Эрнст получал домашнее образование под руководством отца, который привил ему интерес к естественным наукам и философии. В 1852 году поступил в гимназию в Кремзире (ныне Кромержиж), а затем учился в гимназии в Вене. В 1855 году поступил в Венский университет, где изучал физику, математику и философию. В 1860 году получил степень доктора философии за диссертацию по электрическим разрядам.

¶Профессорская карьера

С 1861 года Мах преподавал физику в Венском университете, а в 1864 году стал профессором математики в университете Граца. В 1867 году занял должность профессора экспериментальной физики в Карловом университете в Праге, где проработал 28 лет. В Праге он создал одну из первых в мире лабораторий экспериментальной психофизики. В 1895 году вернулся в Вену, получив кафедру философии, специально учреждённую для него в Венском университете. В 1901 году вышел в отставку, но продолжал научную и публицистическую деятельность до конца жизни.

¶Научные достижения

¶Физика и аэродинамика

Основные физические работы Маха относятся к оптике, акустике и гидродинамике. Он впервые систематически исследовал сверхзвуковые течения газа. В 1887 году опубликовал статью «Фотографическое исследование электрических искр», в которой описал метод визуализации ударных волн с помощью теневой фотографии — так называемый метод Маха-Цендера (впоследствии развитый Людвигом Цендером). Используя этот метод, Мах зафиксировал конусообразные ударные волны, возникающие при движении снаряда со сверхзвуковой скоростью. Он установил, что форма этих волн зависит от отношения скорости тела к скорости звука — параметра, который позже назвали числом Маха (M). Сам термин «число Маха» ввёл в 1929 году швейцарский инженер Якоб Аккерет.

Мах также изучал эффекты, связанные с движением тел в жидкости и газе, включая явление кавитации. Его работы в области аэродинамики стали теоретической основой для развития сверхзвуковой авиации и ракетной техники.

¶Физиология восприятия

В области физиологии Мах известен исследованиями зрительного и слухового восприятия. Он открыл так называемые полосы Маха — оптическую иллюзию, при которой на границе контрастных областей возникает субъективное усиление разницы яркости. Этот эффект объясняется латеральным торможением в сетчатке глаза. Мах также изучал механизмы восприятия движения и пространства, что привело его к формулировке принципов, позже использованных в гештальтпсихологии.

¶Философия

Мах разработал философскую концепцию, известную как «эмпириокритицизм» (в соавторстве с Рихардом Авенариусом). Согласно этой позиции, единственной реальностью являются ощущения (элементы опыта), а физические объекты и законы природы — лишь удобные конструкции для организации чувственного опыта. Мах отрицал существование абсолютного пространства и времени, утверждая, что они являются продуктом нашего мышления. Эта идея оказала прямое влияние на Альберта Эйнштейна при создании специальной теории относительности. Эйнштейн неоднократно признавал, что чтение работ Маха помогло ему отказаться от ньютоновских представлений об абсолютном пространстве.

Философия Маха также стала теоретической основой для Венского кружка — группы философов и учёных, основавших логический позитивизм в 1920-х годах. Однако сам Мах критически относился к некоторым положениям этой школы, в частности к верификационизму.

¶Основные труды

¶Книги

• «Анализ ощущений и отношение физического к психическому» (1886) — центральная философская работа, в которой изложена теория «нейтральных элементов» опыта.
• «Механика. Историко-критический очерк её развития» (1883) — фундаментальный труд по истории физики, где Мах подверг критике ньютоновские понятия абсолютного пространства и времени.
• «Принцип сохранения энергии» (1872) — историко-критическое исследование развития энергетической концепции в физике.
• «Познание и заблуждение» (1905) — сборник очерков по методологии науки.
• «Популярно-научные очерки» (1896) — сборник статей для широкой аудитории.

¶Статьи

• «О влиянии пространственного распределения света на ощущение» (1865) — первое описание полос Маха.
• «Фотографическое исследование электрических искр» (1887) — основополагающая работа по визуализации ударных волн.
• «О принципе сравнения в физике» (1894) — методологическая статья, в которой Мах сформулировал принцип экономии мышления.

¶Влияние и критика

¶Влияние на науку

Работы Маха оказали глубокое влияние на физику и философию науки. Альберт Эйнштейн писал, что именно Мах «поколебал догматическую веру в абсолютное пространство и время». Идеи Маха о том, что инерция тела может быть следствием взаимодействия со всей массой Вселенной, легли в основу принципа Маха — гипотезы, которая до сих пор обсуждается в космологии. В аэродинамике и авиастроении число Маха является стандартной характеристикой режима полёта.

В психологии исследования Маха по восприятию стимулировали развитие гештальтпсихологии и экспериментальной психофизики. Его метод теневой фотографии остаётся важным инструментом в аэродинамических трубах.

¶Критика

Философия Маха подвергалась критике с разных позиций. Марксистские философы (в частности, В. И. Ленин в книге «Материализм и эмпириокритицизм», 1909) обвиняли Маха в субъективном идеализме и отрицании объективной реальности. Физики-реалисты (например, Макс Планк) спорили с маховским отрицанием атомов и молекул как реальных сущностей (Мах считал атомы лишь удобными теоретическими конструкциями). Сам Мах до конца жизни так и не принял атомную теорию, хотя после его смерти экспериментальные данные (броуновское движение, дифракция рентгеновских лучей) окончательно подтвердили реальность атомов.

В 1930-е годы, после прихода нацистов к власти в Германии, философия Маха была объявлена «враждебной немецкому духу» из-за её позитивистского и антиметафизического характера. В СССР в 1930–1950-е годы махизм критиковался как «реакционное идеалистическое течение».

¶Память

• Именем Маха названа единица измерения скорости — число Маха.
• Кратер на Луне (диаметр 40 км) носит имя Эрнста Маха.
• Астероид 3949 Мах, открытый в 1985 году, назван в честь учёного.
• В Брно (Чехия) установлен памятник Маху, а его имя носит одна из городских площадей.
• В Вене имя Маха присвоено улице (Machgasse) и переулку (Machstraße).

¶Источники

• Мах Э. Анализ ощущений и отношение физического к психическому. — М.: Издательство Сытина, 1908.
• Мах Э. Механика. Историко-критический очерк её развития. — Ижевск: РХД, 2000.
• Ленин В. И. Материализм и эмпириокритицизм. — М.: Политиздат, 1969.
• Blackmore J. T. Ernst Mach: His Life, Work, and Influence. — Berkeley: University of California Press, 1972.
• Hiebert E. N. The Genesis of Mach’s Early Views on Atomism // Ernst Mach: Physicist and Philosopher. — Dordrecht: Springer, 1970.
• Российская академия наук. Энциклопедия физики. Том 2. — М.: Большая российская энциклопедия, 1998.