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Ernst Waldfried Josef Wenzel Mach는 오스트리아의 물리학자이자 철학자로, 충격파 연구와 같은 물리학에 대한 기여로 알려져 있다. 음속에 대한 속도의 비율은 그의 이름을 따서 Mach 수로 명명되었다. 과학철학자로서 그는 논리실증주의와 미국 실용주의에 큰 영향을 미쳤다. 뉴턴의 공간과 시간 이론에 대한 비판을 통해 그는 아인슈타인의 상대성 이론을 예견했다.
전기
Ernst Waldfried Josef Wenzel Mach는 당시 오스트리아 제국에 속했던 Chrlice(독일어: Chirlitz, 모라비아)에서 태어났으며, 현재는 체코 공화국의 브르노의 일부이다. 그의 아버지는 Prague의 Charles-Ferdinand 대학교를 졸업했으며, 모라비아 동부 Zlín의 귀족 Brethon 가문의 튜터로 활동했다. 그의 할아버지 Wenzl Lanhaus는 Chirlitz 영지의 관리자이면서 그곳 도로의 수석 건축가였다. 그의 그 분야에서의 활동은 나중에 Ernst Mach의 이론적 업무에 영향을 미쳤다. 일부 자료는 Mach의 출생지를 Tuřany(독일어: Turas, 현재도 브르노의 일부)로 제시하고 있으며, 여기는 Chirlitz 호적청이 있던 곳이다. Ernst Mach는 Peregrin Weiss에게 세례를 받았다. Mach는 나중에 사회주의자이자 무신론자가 되었다. 그의 이론과 삶은 때로 불교와 비교되었으며, Heinrich Gomperz는 Mach를 그의 "감각 분석"에서의 현상주의적 접근으로 인해 "과학의 부처"라고 언급했다.
14세까지 Mach는 부모로부터 집에서 교육을 받았다. 그 후 그는 Kroměříž(독일어: Kremsier)의 김나지움에 입학하여 3년간 공부했다. 1855년에 그는 비엔나 대학교의 학생이 되었다. 거기서 그는 물리학을 공부했으며 1학기 동안 의학 생리학을 공부하여, 1860년 Andreas von Ettingshausen 지도 아래 물리학 박사 학위를 받았으며 논문 제목은 "전기 충전 및 유도에 관하여(Über elektrische Ladungen und Induktion)"였고, 다음 해에 교수 자격을 취득했다. 그의 초기 업무는 광학 및 음향학의 도플러 효과에 중점을 두었다. 1864년에 그는 Graz 대학교의 수학 교수로 직책을 잡았으며, Salzburg 대학교의 외과 의장직을 거절했고, 1866년에 물리학 교수로 임명되었다. 그 기간 동안 Mach는 심리물리학과 감각 지각에 대한 연구를 계속했다. 1867년에 그는 Charles-Ferdinand 대학교의 실험물리학 의장을 맡았으며, 비엔나로 돌아오기 전에 28년을 머물렀다.
물리학에 대한 Mach의 주요 기여는 스파크 충격파와 탄도 충격파에 대한 그의 설명과 사진이었다. 그는 총알이나 포탄이 음속보다 빠르게 움직일 때 그 앞에 공기 압축이 발생하는 방법을 설명했다. Schlieren 사진 기법을 사용하여 그와 그의 아들 Ludwig는 보이지 않는 충격파의 그림자를 사진에 담을 수 있었다. 1890년대 초 Ludwig는 훨씬 더 선명한 사진을 가능하게 하는 간섭계를 발명할 수 있었다. 하지만 Mach는 심리학과 생리학에도 많은 기여를 했으며, 여기에는 게슈탈트 현상의 예견, 사선 효과와 Mach 밴드(억제 영향을 받는 시각적 착각의 한 종류) 발견, 그리고 특히 인간의 균형을 조절하는 데 도움이 되는 내이(內耳)의 비음향 기능 발견이 포함된다.
Mach의 가장 잘 알려진 아이디어 중 하나는 소위 "Mach 원리"로, 관성의 물리적 기원에 관한 것이다. 이는 Mach가 직접 적은 것은 아니지만, Philipp Frank에 의해 Mach 자신에게 귀속된 그래픽한 언어 형태로 주어졌으며, "지하철이 요동칠 때, 고정된 별들이 당신을 밀어낸다"는 것이다.
Mach는 또한 그의 과학과의 긴밀한 상호작용으로 발전한 그의 철학으로도 잘 알려지게 되었다. Mach는 오직 감각만을 현실로 인정하는 현상주의의 한 유형을 옹호했다. 이 입장은 원자와 분자를 외부의, 정신 독립적인 것으로 보는 견해와 양립할 수 없어 보였다. 그는 1897년 비엔나의 Imperial Academy of Science에서 Ludwig Boltzmann의 강연 후 "나는 원자가 존재한다고 믿지 않는다!"고 유명하게 선언했다. 약 1908년부터 1911년까지 원자의 현실성을 인정하기를 꺼리는 Mach의 태도는 Max Planck에 의해 물리학과 양립할 수 없다고 비판받았다. Einstein의 1905년 원자의 통계적 변동이 직접적인 개별화된 감각 증거 없이 그들의 존재 측정을 가능하게 한다는 것의 증명은 원자 이론의 수용에 있어 전환점이 되었다. Mach의 뉴턴의 공간과 시간에 대한 입장의 일부 비판은 Einstein에 영향을 미쳤으나, 나중에 Einstein은 Mach가 본질적으로 뉴턴의 철학에 반대했다는 것을 깨달았으며 그의 물리적 비판이 건전하지 않다고 결론 내렸다.
1898년에 Mach는 심장 마비를 겪었고 1901년에 비엔나 대학교에서 은퇴하여 오스트리아 의회의 상원에 임명되었다. 1913년에 비엔나를 떠나 뮌헨 근처 Vaterstetten의 아들 집으로 이사하여 1916년 사망할 때까지 저술과 서신을 계속했으며, 이는 그의 78번째 생일 하루 전이었다.
물리학
Mach의 실험 물리학 분야의 초기 연구 대부분은 외부 영향 하에서 다양한 매질에서 빛의 간섭, 회절, 편광 및 굴절에 집중했다. 거기서부터 초음속 유체 역학 분야의 중요한 탐구가 이어졌다. Mach와 물리학자-사진작가 Peter Salcher는 1887년 이 주제에 대한 논문을 발표했으며, 이는 발사체의 초음속 운동 중에 관찰되는 음향 효과를 올바르게 설명한다. 그들은 발사체가 꼭짓점에 있는 원뿔 모양의 충격파의 존재를 추론했고 실험적으로 확인했다. 유체의 속도와 음속의 국소 속도 비율 vp/vs는 이제 Mach 수라고 불린다. 이는 공기역학 및 유체역학에서 고속 유체 운동 설명에 있어 중요한 매개변수이다. Mach는 또한 우주론에 Mach 원리로 알려진 가설을 기여했다.
과학 철학
경험비판론
1895년부터 1901년까지 Mach는 비엔나 대학교에서 "귀납 과학의 역사와 철학"을 위한 새로 설립된 의장을 맡았다. 그의 역사-철학 연구에서 Mach는 19세기와 20세기에 영향력 있는 과학의 현상주의적 철학을 발전시켰다. 그는 처음에 과학 법칙을 실험 사건의 요약으로 보았으며, 복잡한 데이터를 이해하기 위한 목적으로 구성되었으나, 나중에 감각 외형을 설명하는 더 유용한 방식으로 수학 함수를 강조했다. 따라서 과학 법칙은 다소 이상화되어 있지만 감각 너머의 현실보다는 감각을 설명하는 것과 더 많은 관련이 있다.
그것(물리 과학)이 설정한 목표는 사실의 가장 간단하고 가장 경제적인 추상적 표현이다.
제한된 힘을 가진 인간 정신이, 자신이 속한 풍부한 세계의 삶을 자신 속에 반영하려고 시도할 때, 그것을 완전히 다 할 수 없을 것이라는 것을 알면서, 경제적으로 진행할 모든 이유가 있다.
실제로, 법칙은 항상 사실 자체보다 적게 포함한다. 왜냐하면 그것은 사실 전체를 재현하지 않고 우리에게 중요한 그 측면만 재현하기 때문이며, 나머지는 의도적으로 또는 필요에 의해 생략된다.
Mach의 실증주의는 또한 Alexander Bogdanov(1873–1928)와 같은 많은 러시아 마르크스주의자들에게 영향을 미쳤다. 1908년 Lenin은 철학 저작 "유물론과 경험비판론"(1909년 출판)을 썼으며, 여기서 그는 Machism과 "러시아 Machist들"의 견해를 비판했다. 그의 주요 비판은 Mach의 철학이 유아론으로 이어졌으며 인간이 존재하기 전에 자연이 존재하지 않았다는 불합리한 결론에 도달했다는 것이었다. Lenin은 또한 이 저작에서 빛 파동이 전파되는 매질로서의 '에테르'의 개념과 절대적인 것으로서의 시간의 개념을 인용했으며, 이러한 개념들은 나중에 추가적인 과학 발전으로 잘못된 것으로 증명되었다.
경험비판론은 독일 철학자 Richard Avenarius에 의해 설립되고 Mach에 의해 더욱 발전된 엄격한 실증주의적이고 급진적인 경험주의 철학이라는 용어로, 우리가 알 수 있는 것은 우리의 감각뿐이며 지식은 순수한 경험으로 제한되어야 한다고 주장한다.
경험비판론 철학에 따라 Mach는 물리학의 원자 이론을 제시한 Ludwig Boltzmann과 다른 사람들에 반대했다. 원자처럼 작은 것을 직접 관찰할 수 없으며, 그 당시의 어떤 원자 모델도 일관성이 없었기 때문에, 원자 가설은 Mach에게 보장되지 않은 것으로 보였으며, 아마도 충분히 "경제적"이지 않은 것으로 보였다. Mach는 비엔나 서클 철학자들과 일반적으로 논리실증주의 학파에 직접적인 영향을 미쳤다.
Mach에는 그의 물리 이론화 이상을 정제하는 많은 원칙들이 귀속되었으며, 현재는 "Machian 물리학"이라고 불린다:
- 그의 실증주의적 경향과 일치하여 직접 관찰 가능한 현상 전적으로 기반해야 한다
- 절대 공간과 시간을 상대 운동에 유리하게 완전히 회피해야 한다
- 절대 공간과 시간에 귀속할 것으로 보이는 모든 현상, 예를 들어 관성과 원심력은 대신 우주의 대규모 물질 분포에서 나타나는 것으로 보아야 한다.
마지막은 특히 Albert Einstein에 의해 "Mach 원리"로 꼽혔다. Einstein은 이를 일반 상대성 이론의 기초가 되는 세 가지 원칙 중 하나로 인용했다. 1930년 그는 "Mach를 일반 상대성 이론의 선구자로 간주하는 것이 정당하다"고 진술했으며, 비록 Mach는 사망 전에 분명히 Einstein의 이론을 거부했을 것으로 보인다. Einstein은 그의 이론이 Mach의 모든 원칙을 충족시키지 못한다는 것을 알고 있었으며, 상당한 노력에도 불구하고 그 이후의 이론도 그렇지 못했다.
현상학적 구성주의
Alexander Riegler에 따르면, Ernst Mach의 업무는 구성주의로 알려진 영향력 있는 관점의 선구자였다. 구성주의는 모든 지식이 학습자에 의해 받아들여지기보다는 구성된다고 주장한다. 그는 예외적으로 비이원론적인 현상학적 입장을 취했다. 급진적 구성주의의 창립자 von Glasersfeld는 Mach을 동맹자로 인정했다.
생리학
1873년에 Mach와 생리학자이자 의사인 Josef Breuer는 서로 독립적으로 균형 감각, 즉 머리의 불균형 인식이 기능하는 방식을 발견했으며, 뇌가 내이의 반고리관에서 유체의 움직임으로부터 받는 정보에 의해 관리됨을 추적했다. 균형 감각이 세 개의 반고리관에 의존한다는 것은 1870년에 생리학자 Friedrich Goltz에 의해 발견되었으나, Goltz는 균형 감지 장치가 어떻게 기능하는지는 발견하지 못했다. Mach는 자신의 이론을 테스트할 수 있게 하는 회전 의자를 고안했으며, Floyd Ratliff는 이 실험이 절대 공간과 운동의 물리적 개념에 대한 Mach의 비판으로 이어지는 길을 열어주었을 수 있다고 제안했다.
심리학
감각 지각 영역에서 심리학자들은 Mach 밴드라고 불리는 광학 착각으로 Mach를 기억한다. 그 효과는 인간 시각 시스템에서 가장자리 감지를 유발함으로써, 약간 다른 회색 음영의 가장자리 사이의 대비를 즉시 과장한다.
Mach는 그보다 더 명확하게 그 이전이나 이후로 누구도 그가 생리학적으로는 특히 시각적이고, 기하학적 공간이라고 부른 것 사이의 구분을 만들지 못했다.
중개 구조에 대한 Mach의 견해는 B. F. Skinner의 강력하게 귀납적인 입장을 영감을 주었으며, 이는 심리학 분야에서 Mach의 입장과 평행했다.
에포님
경의로 그의 이름이 다음에 주어졌다:
- Mach, 월면 분화구
- Mach 밴드, 광학 착각
- 3949 Mach, 소행성
- Mach 수, 음속에 대한 상대 속도의 단위
참고문헌
Mach의 주요 영어 저작:
- 기계과학(The Science of Mechanics). McCormack, Thomas J. 번역. 4판. Chicago: The Open Court Publishing Co. 1919.
- "Photographische Fixirung der durch Projectile in der Luft eingeleiteten Vorgänge". Sitzungsber. Kaiserl. Akad. Wiss., Wien, Math.-Naturwiss. Cl. 독일어. 95 Abt. II: 764–780. 1887. Peter Slacher와 함께
- 감각의 분석(The Analysis of Sensations) 1897
- 대중
