Ernst Mach

阅读完整传记、IQ分数、名言和成就 Ernst Mach 在Geniuses.Club上.

知识和错误来自同样的心智来源;只有成功才能区分两者。

Ernst Waldfried Josef Wenzel Mach是奥地利物理学家和哲学家,以其在物理学方面的贡献而闻名,如对冲击波的研究。以速度与声速的比率命名的马赫数是为了纪念他。作为科学哲学家,他对逻辑实证主义和美国实用主义产生了重大影响。通过对Newton的时空理论的批评,他预示了Einstein的相对论。

传记

Ernst Waldfried Josef Wenzel Mach出生在Chrlice(德文:Chirlitz),位于当时奥地利帝国的摩拉维亚,现为捷克共和国Brno的一部分。他的父亲毕业于Prague的Charles-Ferdinand大学,曾担任Zlín东摩拉维亚贵族Brethon家族的家庭教师。他的祖父Wenzl Lanhaus是Chirlitz庄园的管理员,同时也是该地街道的总建筑师。他在该领域的活动后来影响了Ernst Mach的理论工作。一些资料将Mach的出生地列为Tuřany(德文:Turas),现也属于Brno,是Chirlitz登记处所在地。Ernst Mach在那里由Peregrin Weiss施洗。Mach后来成为了社会主义者和无神论者。他的理论和生活有时被与Buddhism相比较,特别是由Heinrich Gomperz将Mach称为"科学的佛陀",这是因为他在《感觉的分析》中采用了对"自我"的现象论方法。

到14岁为止,Mach在家接受父母的教育。之后他进入Kroměříž(德文:Kremsier)的Gymnasium,学习了三年。1855年他成为Vienna大学的学生。他在那里学习物理,并学过一个学期的医学生理学,在Andreas von Ettingshausen的指导下于1860年获得物理学博士学位,论文题为《关于电荷和感应》,第二年获得教授资格。他的早期工作集中在光学和声学中的Doppler效应。1864年,他担任Graz大学数学教授,他拒绝了Salzburg大学外科主任的职位。1866年他被任命为物理学教授。在这段时期,Mach继续从事心理物理学和感觉知觉的研究。1867年,他担任Charles-Ferdinand大学实验物理学主席,在那里待了28年后返回Vienna。

Mach对物理学的主要贡献涉及他对火花冲击波和弹道冲击波的描述和照片。他描述了当子弹或炮弹以超过音速的速度运动时,如何在其前方产生空气压缩。使用Schlieren摄影,他和他的儿子Ludwig能够拍摄无形冲击波的阴影。在1890年代初期,Ludwig发明了一种干涉仪,可以进行更清晰的照片拍摄。但Mach也对心理学和生理学做出了许多贡献,包括他对完形现象的预见、他对斜效应和Mach带的发现——一种受抑制影响的视觉错觉,特别是他发现了内耳的非声学功能,这有助于控制人体平衡。

Mach最著名的观点之一是所谓的"Mach原理",涉及惯性的物理起源。这从未被Mach写下来,但被以图形化的言语形式给出,Philipp Frank将其归功于Mach本人,即:"当地铁震动时,是固定的星星把你撞倒。"

Mach还因他的哲学而闻名,这是在与他的科学密切相互作用中发展出来的。Mach维护了一种现象论,只承认感觉是真实的。这个立场似乎与将原子和分子视为外部、心灵独立的东西的观点不相容。在1897年Ludwig Boltzmann在Vienna帝国科学院的讲座后,他著名地宣称:"我不相信原子的存在!"从大约1908年到1911年,Mach不愿承认原子的现实被Max Planck批评为与物理学不相容。Einstein在1905年证明了原子的统计波动允许在没有直接个体感觉证据的情况下测量其存在,这标志着原子论接受的转折点。Mach对Newton关于时空的立场的某些批评影响了Einstein,但后来Einstein意识到Mach基本上反对Newton的哲学,得出结论他的物理批评不成立。

1898年Mach遭遇心搏停止,1901年他从Vienna大学退休,被任命为奥地利议会上院成员。在1913年离开Vienna后,他搬到了他儿子在Munich附近Vaterstetten的家,在那里继续写作和通信,直到1916年去世,时年78岁(去世前一天)。

物理学

Mach在实验物理学领域的初期研究主要集中在不同介质中光的干涉、衍射、偏振和折射在外部影响下的现象。从那里进行了超音速流体力学领域的重要探索。Mach和物理学家兼摄影师Peter Salcher于1887年提交了关于此主题的论文;它正确描述了射弹超音速运动期间观察到的声效应。他们推导并实验确认了存在一个圆锥形冲击波,射弹在顶点。流体速度与局部音速vp/vs的比率现在称为Mach数。这是描述航空动力学和流体动力学中高速流体运动的关键参数。Mach还为宇宙学贡献了被称为Mach原理的假说。

科学哲学

经验批判主义

从1895年到1901年,Mach在Vienna大学担任新创建的"归纳科学的历史和哲学"主席。在他的历史哲学研究中,Mach发展了一种现象论的科学哲学,在19和20世纪产生了深远影响。他最初将科学定律视为实验事件的总结,为了使复杂数据易于理解而构建,但后来强调数学函数是描述感觉外观的更有用的方式。因此,科学定律虽然在某种程度上是理想化的,但更多地涉及描述感觉而不是超越感觉之外存在的现实。

它(物理科学)所设定的目标是最简单和最经济的事实的抽象表达。

当人类心智以其有限的力量试图在自己身上镜像它所在的丰富的世界生活,而它本身只是其中的一小部分,永远无法希望穷尽时,它有充分的理由采取经济的方式进行。

实际上,定律总是包含的内容比事实本身要少,因为它不是完整地再现事实,而只是以对我们重要的方面再现它,其余部分有意或出于必要被省略。

Mach的实证主义也影响了许多俄国马克思主义者,如Alexander Bogdanov(1873–1928)。1908年,Lenin写了一部哲学著作《唯物主义和经验批判主义》(发表于1909年),其中他批评了Machism和"俄国Machists"的观点。他的主要批评是Mach的哲学导致了唯我论和自然在人类出现之前不存在这一荒谬结论。Lenin在这部著作中还引述了"以太"概念,作为光波传播的介质,以及时间作为绝对的概念,这些概念后来被进一步的科学发展证明是错误的。

经验批判主义是由德国哲学家Richard Avenarius建立并由Mach进一步发展的严格的实证主义和激进经验主义哲学的术语,它声称我们能知道的只是我们的感觉,知识应该局限于纯粹经验。

Mach在Vienna奥地利Rathauspark(市政厅公园)的胸像

根据经验批判主义哲学,Mach反对Ludwig Boltzmann和其他提出物理原子论的人。由于无法直接观察原子这样小的东西,并且当时没有任何原子模型是一致的,原子假说对Mach来说似乎是不成立的,也许不够"经济"。Mach对Vienna圆圈哲学家和逻辑实证主义学派产生了直接影响。

Mach被认为具有许多原则,这些原则浓缩了他对物理理论化的理想——现在称为"Machian物理学":

  1. 它应该完全基于符合他实证主义倾向的直接可观察现象
  2. 它应该完全避免绝对时空,转而采用相对运动
  3. 任何似乎可归因于绝对时空的现象(例如惯性和向心力)应该被看作是来自宇宙中物质的大尺度分布。

最后一点受到特别重视,特别是由Albert Einstein所强调,称之为"Mach的"原理。Einstein引用它作为广义相对论的三个基础原理之一。1930年,他声称"将Mach视为广义相对论的先驱者是合理的",尽管Mach在去世前似乎会拒绝Einstein的理论。Einstein意识到他的理论并未满足Mach的所有原理,尽管进行了相当大的努力,但随后的理论也未能做到。

现象学建构主义

根据Alexander Riegler的说法,Ernst Mach的工作是影响力深远的建构主义视角的前驱。建构主义认为所有知识都是由学习者构建而非被动接收的。他采取了一种非常非二元论、现象学的立场。根本建构主义的创始人von Glasersfeld向Mach致敬,称其为盟友。

生理学

1873年,Mach和生理学家兼医生Josef Breuer相互独立地发现了平衡感觉——即头部不平衡的感知如何起作用,追踪了大脑从内耳半规管中流体运动接收信息的管理。平衡感觉取决于三个半规管这一事实是由生理学家Friedrich Goltz在1870年发现的,但Goltz没有发现平衡感知装置是如何起作用的。Mach设计了一把旋转椅来测试他的理论,Floyd Ratliff认为这个实验可能为Mach对绝对空间和运动的物理概念的批评铺平了道路。

心理学

在感觉知觉领域,心理学家因Mach带这种光学错觉而记住Mach。这种效应通过触发人类视觉系统中的边缘检测,夸大了稍微不同的灰色阴影边缘之间的对比,一旦它们接触彼此。

Ernst Mach的1887年历史性照片(阴影图)显示超音速子弹周围的弓形冲击波

比以往任何时代的任何人都更清楚地,Mach区分了他所谓的生理学——特别是视觉和几何空间。

Mach关于中介结构的观点启发了B. F. Skinner的强烈归纳立场,这在心理学领域与Mach的立场相平行。

专名

为了纪念他,他的名字被赋予了:

参考书目

Mach的主要英文著作:

与伟人比较

David Hilbert vs PlatoErwin Schr Dinger vs Wolfgang PauliBobby Fischer vs David HilbertJohann Wolfgang Von Goethe vs Ren Descartes
查看排行 →所有对比 →

神童

Umi GarrettUmi GarrettWent viral playing Liszt on Ellen at eight, then won a Chopin…Maddie ZieglerMaddie ZieglerSia's 'Chandelier' Music Video at Age 11 — Two Billion YouTube…Daniel TammetDaniel TammetRecited pi from memory to 22,514 digits in just over five hoursShirley TempleShirley TempleHollywood's number-one box-office star as a child, later a U.S.…
神童 →

玩一玩,明天再来

每日天才挑战 · Guess the genius
19th-century mathematician who wrote the first algorithm for Charles Babbage's Analytical Engine.
点选你的答案 ↓
你是哪位天才? 免费智商测试