ארנסט מאך
ארנסט וולדפריד יוזף וונצל מאך (Ernst Waldfried Josef Wenzel Mach; 18 בפברואר 1838 – 19 בפברואר 1916) היה פיזיקאי ופילוסוף אוסטרי שתרם להבנת הפיזיקה של גלי הדף. היחס בין מהירות זרימה או עצם לבין מהירות הקול קרוי על שמו, "מספר מאך". כפילוסוף של המדע, הוא היה בעל השפעה רבה על הפוזיטיביזם הלוגי והפרגמטיזם האמריקאי. דרך ביקורתו על תיאוריות המרחב והזמן של אייזק ניוטון, הוא חזה את תורת היחסות של אלברט איינשטיין.
ביוגרפיה
### חיים מוקדמים
מאך נולד בחליץ (בגרמנית: Chirlitz), מוראביה, האימפריה האוסטרית (כיום חלק מברנו בצ'כיה). אביו, יאן נפומוק מאך, בוגר אוניברסיטת קארל-פרדיננד בפראג, עבד כמורה פרטי למשפחת האצולה ברתון בזלין שבמזרח מוראביה. סבו, וונצל לנהאוס, מנהל האחוזה בחליץ, היה גם מנהל הבנייה של הרחובות במקום. פעילותו בתחום זה השפיעה מאוחר יותר על עבודתו התיאורטית של ארנסט מאך. מקורות מסוימים מציינים את מקום הולדתו של מאך בטורז'אני (בגרמנית: Turas, גם היא חלק מברנו), מקום מושבו של משרד הרישום של חליץ. שם הוטבל מאך על ידי פרגרין וייס. מאך הפך לימים לסוציאליסט ואתאיסט, אך תיאוריותיו וחייו הושוו לעיתים לבודהיזם. היינריך גומפרץ כינה את מאך "הבודהה של המדע" בשל גישת הפנומנליזם שלו כלפי ה"אני" בספרו ניתוח התחושות.
עד גיל 14 התחנך מאך בביתו על ידי הוריו. לאחר מכן נכנס לגימנסיה בקרמז'יז' (בגרמנית: Kremsier), שם למד במשך שלוש שנים. בשנת 1855 החל ללמוד באוניברסיטת וינה, שם למד פיזיקה וסמסטר אחד פיזיולוגיה רפואית, ובשנת 1860 קיבל דוקטורט בפיזיקה בהנחיית אנדראס פון אטינגסהאוזן, עם התזה שלו "Über elektrische Ladungen und Induktion" (על מטענים חשמליים והשראה), והסמכתו כמרצה (הביליטציה) בשנה שלאחר מכן. עבודתו המוקדמת התמקדה באפקט דופלר באופטיקה ובאקוסטיקה.
### מחקר מקצועי
בשנת 1864 הפך מאך לפרופסור למתמטיקה באוניברסיטת גראץ לאחר שדחה קתדרה בכירורגיה באוניברסיטת זלצבורג. בשנת 1866 מונה לפרופסור לפיזיקה. בתקופה זו המשיך מאך בעבודתו בפסיכו-פיזיקה ובתפיסה חושית. בשנת 1867 קיבל את הקתדרה לפיזיקה ניסויית באוניברסיטת קארל-פרדיננד, שם שהה 28 שנים לפני שחזר לווינה. בשנת 1871 נבחר לחבר בחברה המלכותית הבוהמית למדעים.
תרומתו העיקרית של מאך לפיזיקה כללה תיאור וצילום של גלי הדף של ניצוצות ובהמשך גלי הדף בליסטיים. הוא תיאר כיצד קליע או פגז הנעים במהירות גבוהה ממהירות הקול יוצרים דחיסה של אוויר לפניהם. באמצעות צילום שלרין, הוא ובנו לודוויג צילמו את הצללים של גלי ההדף הבלתי נראים. במהלך תחילת שנות ה-90 של המאה ה-19, המציא לודוויג שינוי באינטרפרומטר של ז'אמין שאפשר צילומים ברורים הרבה יותר. אך מאך תרם רבות גם לפסיכולוגיה ופיזיולוגיה, כולל חיזויו את תופעות הגשטלט, גילויו את האפקט האלכסוני ורצועות מאך, סוג של אשליה אופטית המושפעת מעיכוב עצבי, ובעיקר גילויו את התפקוד הלא-אקוסטי של האוזן הפנימית המסייע בשליטה על שיווי המשקל האנושי.
אחד הרעיונות הידועים ביותר של מאך הוא מה שמכונה "עקרון מאך", המקור הפיזיקלי של האינרציה. עיקרון זה מעולם לא נכתב על ידי מאך, אך הובא בצורה גרפית מילולית, שיוחסה על ידי פיליפ פרנק למאך: "כשהרכבת התחתית מטלטלת, אלו הכוכבים הקבועים שזורקים אותך למטה".
בשנת 1900 הפך מאך לסנדקו של הפיזיקאי וולפגנג ארנסט פאולי, שנקרא גם הוא על שמו.
מאך היה ידוע גם בזכות הפילוסופיה שלו, שפותחה בשילוב הדוק עם המדע שלו. הוא הגן על סוג של פנומנליזם, המכיר רק בתחושות כמציאות. עמדה זו נראתה לא עקבית עם ההשקפה של אטומים ומולקולות כדברים חיצוניים ובלתי תלויים בתודעה. לאחר הרצאה בשנת 1897 של לודוויג בולצמן באקדמיה הקיסרית למדעים בווינה, אמר מאך: "אני לא מאמין שאטומים קיימים!"
בשנת 1898 שרד מאך שבץ מוחי, ובשנת 1901 פרש מאוניברסיטת וינה ומונה לבית העליון של הפרלמנט האוסטרי. עם עזיבתו את וינה ב-1913, עבר לבית בנו בפאטרשטטן, ליד מינכן, שם המשיך לכתוב ולהתכתב עד מותו ב-1916, יום אחד לאחר יום הולדתו ה-78.
### פוליטיקה
מאך, שנולד למשפחה ליברלית, הצטער על כך שתקופה "ריאקציונרית-כמורה" מאוד עקבה אחרי מהפכות 1848, מה שהוביל אותו לתכנן הגירה לאמריקה, אם כי מעולם לא עשה זאת.
בשנת 1901 קיבל מאך מינוי לבית הלורדים האוסטרי אך סירב לקבל תואר אצולה כי חשב שזה לא הולם עבור מדען. הוא היה ביחסים אישיים טובים עם הפוליטיקאי הסוציאל-דמוקרט ויקטור אדלר והוריש כסף בצוואתו לעיתון הסוציאל-דמוקרטי Arbeiter-Zeitung.
מאך היה ביקורתי כלפי הכיבושים הקולוניאליים של המעצמות האירופיות, באומרו שהם "יהוו... את הפרק הלא נעים ביותר בהיסטוריה עבור הדורות הבאים".
פיזיקה
רוב מחקריו הראשוניים של מאך בפיזיקה ניסויית התרכזו בהתאבכות, עקיפה, קיטוב ושבירה של אור במדיומים שונים תחת השפעות חיצוניות. משם המשיך לחקירות במכניקת זורמים על-קולית. מאך והפיזיקאי-צלם פטר זלכר הציגו את מאמרם בנושא זה בשנת 1887; הוא מתאר נכונה את אפקטי הקול הנצפים במהלך תנועה על-קולית של קליע. הם הסיקו ואישרו ניסויית את קיומו של גל הדף בעל צורה חרוטית, כאשר הקליע נמצא בקודקוד. היחס בין מהירות הזורם למהירות הקול המקומית vp/vs נקרא על שמו "מספר מאך". זהו פרמטר קריטי בתיאור תנועת זורמים במהירות גבוהה באווירודינמיקה ובהידרודינמיקה. מאך גם תרם לקוסמולוגיה את ההשערה הידועה כעקרון מאך.
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →פילוסופיה של המדע
### אמפיריו-קריטיציזם
מ-1895 עד 1901 החזיק מאך בקתדרה שנוצרה זה עתה עבור "ההיסטוריה והפילוסופיה של המדעים האינדוקטיביים" באוניברסיטת וינה. במחקריו ההיסטוריים-פילוסופיים, פיתח מאך פילוסופיה פנומנליסטית של המדע שהפכה למשפיעה במאות ה-19 וה-20, האמפיריו-קריטיציזם, פילוסופיה פוזיטיביסטית קפדנית ואמפיריציסטית רדיקלית שנוסדה על ידי הפילוסוף הגרמני ריכרד אוונאריוס ופותחה עוד על ידי מאך, יוזף פצולד ואחרים, לפיה כל מה שאנו יכולים לדעת הוא התחושות שלנו.
מאך ראה במקור את החוקים המדעיים כסיכומים של אירועים ניסיוניים, שנבנו במטרה להפוך נתונים מורכבים למובנים, אך מאוחר יותר הדגיש פונקציות מתמטיות כדרך שימושית יותר לתאר מופעים חושיים. לפיכך, לחוקים מדעיים, אף שהם אידיאליים במידת מה, יש יותר קשר לתיאור תחושות מאשר למציאות כפי שהיא קיימת מעבר לתחושות:
> המטרה שהציב לעצמו (המדע הפיזיקלי) היא הביטוי המופשט הפשוט והחסכוני ביותר של עובדות. כאשר התודעה האנושית, עם כוחותיה המוגבלים, מנסה לשקף בתוכה את החיים העשירים של העולם, שבו היא עצמה רק חלק קטן, ושאותם לעולם לא תוכל למצות, יש לה כל סיבה לפעול בחסכוניות. במציאות, החוק מכיל תמיד פחות מהעובדה עצמה, כיוון שהוא אינו משחזר את העובדה בשלמותה אלא רק באותו היבט שלה שחשוב לנו, בעוד השאר מושמט בכוונה או מחוסר ברירה. בניסיון להפריד מחשבתית גוף מהסביבה המשתנה שבה הוא נע, מה שאנו עושים באמת הוא לחלץ קבוצת תחושות שעליהן מוחנו נתלה ושלה יציבות יחסית גדולה יותר מהאחרות, מזרם כל התחושות שלנו.
נניח שהיינו מייחסים לטבע את התכונה לייצר תוצאות דומות בנסיבות דומות; בדיוק את הנסיבות הדומות האלו לא היינו יודעים למצוא. הטבע קיים פעם אחת בלבד. רק החיקוי המנטלי הסכמטי שלנו מייצר אירועים דומים.
הפוזיטיביזם של מאך השפיע על מרקסיסטים רוסים רבים, כגון אלכסנדר בוגדנוב. בשנת 1908 כתב לנין עבודה פילוסופית, "מטריאליזם ואמפיריו-קריטיציזם", שבה ביקר את המאכיזם ואת השקפותיהם של ה"מאכיסטים הרוסים". הביקורות העיקריות שלו היו שהפילוסופיה של מאך הובילה לסוליפסיזם ולמסקנה האבסורדית שהטבע לא היה קיים לפני בני האדם:
> אם גופים הם "קומפלקסים של תחושות", כפי שאומר מאך, או "שילובים של תחושות", כפי שאמר ברקלי, נובע מכך בהכרח שכל העולם אינו אלא הרעיון שלי. בהתחלה מהנחה כזו אי אפשר להגיע לקיומם של אנשים אחרים מלבד עצמך: זהו הסוליפסיזם הטהור ביותר. ...אם [מאך] אינו מודה ש"התוכן המוחשי" הוא מציאות אובייקטיבית, הקיימת ללא תלות בנו, נשאר רק "אני" מופשט ועירום, אני שנכתב ללא ספק באות גדולה ובכתב נטוי, שווה ל"פסנתר המטורף, שדמיין שהוא הדבר היחיד שקיים בעולם הזה". אם "התוכן המוחשי" של התחושות שלנו אינו העולם החיצון, אז שום דבר אינו קיים מלבד ה"אני" העירום הזה העוסק באקרובטיקה "פילוסופית" ריקה.
— פרק 1.1, "תחושות וקומפלקסים של תחושות"
לנין גם האשים את מאך בגנבה ספרותית של השקפותיו של ג'ורג' ברקלי על בסיס זה:
> זו גנבה ספרותית מוחלטת מברקלי. לא רעיון אחד, לא שמץ של מחשבה, מלבד זה ש"אנחנו חשים רק את התחושות שלנו". שממנו יש רק הסקה אחת אפשרית, כלומר, ש"העולם מורכב רק מהתחושות שלי". .... כי אם "ההנחה" על קיומו של העולם החיצון היא "בטלה", אם ההנחה שהמחט קיימת ללא תלות בי ושיש אינטראקציה בין גופי לבין קצה המחט היא באמת "בטלה ומיותרת", אז בעיקר "ההנחה" על קיומם של אנשים אחרים היא בטלה ומיותרת. רק אני קיים, וכל האנשים האחרים, כמו גם העולם החיצון, נופלים תחת הקטגוריה של "גרעינים" בטלים. בהחזיקנו בנקודת מבט זו אי אפשר לדבר על "התחושות שלנו"; וכשמאך אכן מדבר עליהן, זו רק בגידה בחוסר ההחלטיות המדהים שלו. זה רק מוכיח שהפילוסופיה שלו היא תערובת של מילים בטלות וריקות שיוצרן עצמו אינו מאמין בהן.
— פרק 1.1, "תחושות וקומפלקסים של תחושות"
בהתאם לפילוסופיה האמפיריו-קריטית, מאך התנגד ללודוויג בולצמן ולאחרים שהציעו תיאוריה אטומית של הפיזיקה. מכיוון שלא ניתן לצפות בדברים קטנים כמו אטומים ישירות, ומכיוון שאף מודל אטומי באותה עת לא היה עקבי, ההשערה האטומית נראתה בלתי מוצדקת למאך, ואולי לא "חסכונית" מספיק. למאך הייתה השפעה ישירה על פילוסופי החוג הווינאי ועל הפוזיטיביזם הלוגי בכלל.
מספר עקרונות מיוחסים למאך המזקקים את האידיאל שלו לתיאוריה פיזיקלית, המכונה "פיזיקה מאכיאנית":
- היא צריכה להתבסס כולה על תופעות הניתנות לתצפית ישירה (בהתאם לנטייתו הפוזיטיביסטית)
- היא צריכה להימנע לחלוטין ממרחב וזמן מוחלטים לטובת תנועה יחסית
- כל תופעה שנראית כניתנת לייחוס למרחב וזמן מוחלטים (למשל, אינרציה וכוח צנטריפוגלי) צריכה להיתפס במקום זאת כנובעת מהתפלגות החומר ביקום.
האחרון מודגש, במיוחד על ידי איינשטיין, כעקרון מאך "האמיתי". איינשטיין ציטט אותו כאחד משלושת העקרונות העומדים בבסיס תורת היחסות הכללית. בשנת 1930 כתב, "מוצדק לראות במאך את המבשר של תורת היחסות הכללית" ו"כל כיוון המחשבה של תיאוריה זו תואם את זה של מאך". איינשטיין דיווח עוד כי קרא את עבודתם של דייוויד יום ומאך "בלהט ובהערצה זמן קצר לפני מציאת תורת היחסות" וכי "סביר מאוד שלא הייתי מגיע לפתרון ללא אותם לימודים פילוסופיים". לפני מותו, נראה שמאך דחה את התיאוריה של איינשטיין. איינשטיין ידע שהתיאוריות שלו אינן ממלאות את כל עקרונותיו של מאך, ואף תיאוריה מאוחרת יותר לא עשתה זאת גם כן.
### קונסטרוקטיביזם פנומנולוגי
לדברי אלכסנדר ריגלר, עבודתו של מאך הייתה מבשרת לפרספקטיבה המשפיעה הידועה כקונסטרוקטיביזם. הקונסטרוקטיביזם טוען שכל הידע נבנה ולא מתקבל על ידי הלומד. הוא נקט עמדה פנומנולוגית, לא-דואליסטית באופן יוצא דופן. מייסד הקונסטרוקטיביזם הרדיקלי, ארנסט פון גלזרספלד, הנהן למאך כבעל ברית.
מצד שני, יש גם טיעון סביר לראות במאך פשוט אמפיריציסט ומבשר של האמפיריציסטים הלוגיים והחוג הווינאי. על פי השקפה זו, מטרת המדע היא לפרט קשרים פונקציונליים בין תצפיות: "המטרה שהציב לעצמו (המדע הפיזיקלי) היא הביטוי המופשט הפשוט והחסכוני ביותר של עובדות."
### השפעה
פרידריך האייק כתב שכאשר למד באוניברסיטת וינה מ-1918 עד 1921, "ככל שהדיון הפילוסופי נמשך הוא סב במהותו סביב הרעיונות של מאך". עבודתו של מאך צוינה גם כהשפעה על החוג הווינאי, ותוארה כ"מבשר מרכזי של הפוזיטיביזם הלוגי". חברי החוג ארגנו את "אגודת ארנסט מאך" ככלי לדיון ברעיונותיהם.
עבודתו של מאך הייתה "חלוצה" של פסיכולוגיית הגשטלט.
פיזיולוגיה
בשנת 1873, באופן בלתי תלוי זה בזה, גילו מאך והפיזיולוג והרופא יוזף ברואר כיצד פועל חוש שיווי המשקל (כלומר, התפיסה של חוסר איזון בראש), ועקבו אחר ניהולו על ידי מידע שהמוח מקבל מתנועה של נוזל בתעלות חצי-מעגליות של האוזן הפנימית. שחוש שיווי המשקל תלוי בשלוש התעלות החצי-מעגליות התגלה בשנת 1870 על ידי הפיזיולוג פרידריך גולץ, אך גולץ לא גילה כיצד פועל מנגנון חישת האיזון. מאך המציא כיסא מסתובב כדי לבחון את התיאוריות שלו, ופלויד רטליף הציע כי ניסוי זה עשוי היה לסלול את הדרך לביקורת של מאך על תפיסה פיזיקלית של מרחב ותנועה מוחלטים.
פסיכולוגיה
בתחום התפיסה החושית, פסיכולוגים זוכרים את מאך בשל האשליה האופטית הקרויה רצועות מאך. האפקט מגזים את הניגודיות בין קצוות של גווני אפור שונים במקצת ברגע שהם באים במגע, על ידי הפעלת זיהוי קצוות במערכת הראייה האנושית.
ברור יותר מכל אחד לפניו או אחריו, מאך עשה את ההבחנה בין מה שכינה מרחבים פיזיולוגיים (ספציפית חזותיים) וגאומטריים.
השקפותיו של מאך על מבנים מתווכים עוררו השראה בגישתו האינדוקטיבית החזקה של ב. פ. סקינר, שהייתה מקבילה לזו של מאך בתחום הפסיכולוגיה.
שמות על שמו
כמחווה, שמו ניתן ל:
- יהלומי מאך, הנראים בפליטות על-קוליות
- מאך 5, המכונית המשמשת את ספיד רייסר
- מספר מאך, היחידה למהירות יחסית למהירות הקול