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Ernst Mach

Ernst Waldfried Josef Wenzel Mach ( / m ɑː x / MAHKH , alemán: [ɛʁnst ˈmax] ; 18 de febrero de 1838 - 19 de febrero de 1916) fue un físico y filósofo checo , que contribuyó a la física de las ondas de choque . La relación entre la velocidad de un flujo u objeto y la del sonido se denomina número de Mach en su honor. Como filósofo de la ciencia , tuvo una gran influencia en el positivismo lógico y el pragmatismo estadounidense . [3] A través de su crítica de las teorías del espacio y el tiempo de Isaac Newton , presagió la teoría de la relatividad de Albert Einstein . [4]

Biografía

Primeros años de vida

Mach nació en Chrlice ( alemán : Chirlitz ), Moravia , Imperio austríaco (parte de Brno , en la República Checa ). Su padre, que se había graduado en la Universidad Charles-Ferdinand de Praga , actuó como tutor de la noble familia Brethon en Zlín, en Moravia Oriental. Su abuelo, Wenzl Lanhaus, administrador de la finca Chirlitz, también fue maestro de obras de las calles. Sus actividades en ese campo influyeron más tarde en la obra teórica de Ernst Mach. Algunas fuentes dan el lugar de nacimiento de Mach como Tuřany ( alemán : Turas , también parte de Brno), el sitio de la oficina de registro de Chirlitz. Fue allí donde Mach fue bautizado por Peregrin Weiss. Más tarde, Mach se convirtió en socialista y ateo , [5] pero su teoría y su vida fueron a veces comparadas con el budismo . Heinrich Gomperz llamó a Mach el "Buda de la ciencia" debido a su enfoque fenomenalista del "Ego" en su Análisis de las sensaciones . [6] [7]

Autorretrato de Ernst Mach (1886) presentado en "Análisis de sensaciones", también conocido como "vista desde el ojo izquierdo"

Hasta los 14 años, Mach fue educado en casa por sus padres. Luego ingresó en un gimnasio en Kroměříž ( alemán : Kremsier ), donde estudió durante tres años. En 1855 se convirtió en estudiante en la Universidad de Viena , donde estudió física y durante un semestre fisiología médica, recibiendo su doctorado en física en 1860 con Andreas von Ettingshausen con la tesis Über elektrische Ladungen und Induktion , y su habilitación al año siguiente. Sus primeros trabajos se centraron en el efecto Doppler en óptica y acústica .

investigación profesional

En 1864, aceptó un puesto como profesor de matemáticas en la Universidad de Graz, después de haber rechazado un puesto de catedrático de cirugía en la Universidad de Salzburgo , y en 1866 fue nombrado profesor de física. Durante ese período, Mach continuó su trabajo en psicofísica y percepción sensorial. En 1867 ocupó la cátedra de física experimental en la Universidad Charles-Ferdinand , donde permaneció durante 28 años antes de regresar a Viena. [8]

La principal contribución de Mach a la física fue su descripción y fotografías de ondas de choque de chispas y luego de ondas de choque balísticas. Describió cómo cuando una bala o un proyectil se movía más rápido que la velocidad del sonido, creaba una compresión de aire frente a él. Utilizando la fotografía Schlieren , él y su hijo Ludwig fotografiaron las sombras de las ondas de choque invisibles. A principios de la década de 1890, Ludwig inventó una modificación del interferómetro Jamin que permitía fotografías mucho más claras. [8] Pero Mach también hizo muchas contribuciones a la psicología y la fisiología, incluida su anticipación de los fenómenos gestalt , su descubrimiento del efecto oblicuo y de las bandas de Mach , un tipo de ilusión visual influenciada por la inhibición, y especialmente su descubrimiento de un efecto no acústico. Función del oído interno que ayuda a controlar el equilibrio humano.

Una de las ideas de Mach más conocidas es el llamado principio de Mach , el origen físico de la inercia. Esto nunca fue escrito por Mach, pero recibió una forma verbal gráfica, atribuida por Philipp Frank a Mach: "Cuando el metro se sacude, son las estrellas fijas las que te derriban".

Fotografía histórica de Ernst Mach de 1887 ( gráfico de sombras ) de una onda de choque de arco alrededor de una bala supersónica [9]

Mach también se hizo conocido por su filosofía, desarrollada en estrecha interacción con su ciencia. [a] Mach defendió un tipo de fenomenalismo que reconocía sólo las sensaciones como reales. Esa posición parecía incompatible con la visión de los átomos y las moléculas como cosas externas independientes de la mente. Es famosa su declaración, después de una conferencia de Ludwig Boltzmann en 1897 en la Academia Imperial de Ciencias de Viena : "¡No creo que los átomos existan!". [10] Aproximadamente desde 1908 hasta 1911, Max Planck criticó la renuencia de Mach a reconocer la realidad de los átomos como incompatible con la física. El trabajo de Einstein de 1905 sobre el movimiento browniano demostró que las fluctuaciones estadísticas de los átomos permitían medir su existencia sin evidencia sensorial individualizada directa y marcó un punto de inflexión en la aceptación de la teoría atómica . Algunas de las críticas de Mach a la posición de Newton sobre el espacio y el tiempo influyeron en Einstein, pero más tarde Einstein se dio cuenta de que Mach se oponía básicamente a la filosofía de Newton y concluyó que su crítica física no era sólida.

Ernst Mach en 1905

En 1898, Mach sobrevivió a un derrame cerebral paralítico y, en 1901, se retiró de la Universidad de Viena y fue nombrado miembro de la cámara alta del Parlamento austríaco. Al salir de Viena en 1913, se trasladó a la casa de su hijo en Vaterstetten , cerca de Munich , donde continuó escribiendo y manteniendo correspondencia hasta su muerte en 1916, un día después de cumplir 78 años. [8]

Física

La mayoría de los estudios iniciales de Mach en física experimental se concentraron en la interferencia , difracción , polarización y refracción de la luz en diferentes medios bajo influencias externas. De ahí siguieron las exploraciones en mecánica de fluidos supersónicos . Mach y el físico fotógrafo Peter Salcher presentaron su artículo sobre este tema [11] en 1887; Describe correctamente los efectos de sonido observados durante el movimiento supersónico de un proyectil . Dedujeron y confirmaron experimentalmente la existencia de una onda de choque de forma cónica, con el proyectil en el vértice. [12] La relación entre la velocidad de un fluido y la velocidad local del sonido v p / v s se denomina número de Mach en su honor. Es un parámetro crítico en la descripción del movimiento de fluidos a alta velocidad en aerodinámica e hidrodinámica . Mach también aportó a la cosmología la hipótesis conocida como principio de Mach . [8]

Filosofía de la Ciencia

Busto de Mach en el Rathauspark (Parque del Ayuntamiento) en Viena , Austria

Empiriocriticismo

De 1895 a 1901, Mach ocupó una cátedra de nueva creación para "Historia y Filosofía de las Ciencias Inductivas" en la Universidad de Viena. [b] En sus estudios histórico-filosóficos, Mach desarrolló una filosofía fenomenalista de la ciencia que se volvió influyente en los siglos XIX y XX. Originalmente vio las leyes científicas como resúmenes de eventos experimentales, construidos con el propósito de hacer comprensibles datos complejos, pero luego enfatizó las funciones matemáticas como una forma más útil de describir apariencias sensoriales. Así, las leyes científicas, aunque algo idealizadas, tienen más que ver con la descripción de sensaciones que con la realidad tal como existe más allá de las sensaciones. [C]

El objetivo que se ha fijado ( la ciencia física ) es la expresión abstracta de los hechos más simple y económica .

Cuando la mente humana, con sus poderes limitados, intenta reflejar en sí misma la rica vida del mundo, de la cual ella misma es sólo una pequeña parte y que nunca podrá esperar agotar, tiene todas las razones para proceder económicamente.

En realidad, la ley siempre contiene menos que el hecho mismo, porque no reproduce el hecho en su totalidad sino sólo en aquel aspecto del mismo que es importante para nosotros, omitiéndose el resto intencionalmente o por necesidad.

Al separar mentalmente un cuerpo del entorno cambiante en el que se mueve, lo que realmente hacemos es extraer de la corriente de todas nuestras sensaciones un grupo de sensaciones en las que se fijan nuestros pensamientos y que es de relativa mayor estabilidad que las demás. Supongamos que atribuyéramos a la naturaleza la propiedad de producir efectos similares en circunstancias similares; sólo estas circunstancias similares no deberíamos saber cómo encontrarlas. La naturaleza existe sólo una vez. Sólo nuestra imitación mental esquemática produce acontecimientos similares.

El positivismo de Mach influyó en muchos marxistas rusos , como Alexander Bogdanov . [13] En 1908, Lenin escribió una obra filosófica, Materialismo y empiriocriticismo , [14] en la que criticaba el machismo y las opiniones de los " machistas rusos ". Sus principales críticas fueron que la filosofía de Mach conducía al solipsismo y a la conclusión absurda de que la naturaleza no existía antes que los humanos:

Si los cuerpos son "complejos de sensaciones", como dice Mach, o "combinaciones de sensaciones", como dijo Berkeley, se sigue inevitablemente que el mundo entero no es más que mi idea. Partiendo de tal premisa es imposible llegar a la existencia de otras personas además de uno mismo: es el más puro solipsismo. ...si [Mach] no admite que el "contenido sensible" sea una realidad objetiva, que exista independientemente de nosotros, sólo queda un Yo "desnudo y abstracto", un Yo infaliblemente escrito con mayúscula y en cursiva, igual a " el piano loco, que imaginaba que era lo único que existía en este mundo." Si el "contenido sensible" de nuestras sensaciones no es el mundo exterior, entonces no existe nada más que este yo desnudo dedicado a vacías acrobacias "filosóficas".

—  Capítulo 1.1, "Sensaciones y complejos de sensaciones"

Empiriocriticismo es el término para la filosofía rigurosamente positivista y radicalmente empirista establecida por el filósofo alemán Richard Avenarius y desarrollada aún más por Mach, que afirma que todo lo que podemos conocer son nuestras sensaciones y que el conocimiento debe limitarse a la experiencia pura. [15]

De acuerdo con la filosofía empiriocrítica, Mach se opuso a Boltzmann y otros que propusieron una teoría atómica de la física. Dado que no se pueden observar directamente cosas tan pequeñas como los átomos, y dado que ningún modelo atómico en ese momento era consistente, la hipótesis atómica le pareció a Mach injustificada y tal vez no lo suficientemente "económica". Mach tuvo una influencia directa en los filósofos del Círculo de Viena y en el positivismo lógico en general.

Se atribuyen a Mach varios principios que destilan su ideal de teorización física, llamado "física machiana":

  1. Debería basarse enteramente en fenómenos directamente observables (en consonancia con sus inclinaciones positivistas) [d]
  2. Debería evitar por completo el espacio y el tiempo absolutos en favor del movimiento relativo [16]
  3. Cualquier fenómeno que parezca atribuible al espacio y al tiempo absolutos (por ejemplo, la inercia y la fuerza centrífuga ) debería considerarse como surgido de la distribución de la materia en el universo. [17]

Este último es señalado, especialmente por Einstein, como "el" principio de Mach . Einstein lo citó como uno de los tres principios subyacentes a la relatividad general . En 1930, escribió, "está justificado considerar a Mach como el precursor de la teoría general de la relatividad", [18] aunque Mach, antes de su muerte, aparentemente rechazó la teoría de Einstein. [e] Einstein sabía que sus teorías no cumplían todos los principios de Mach, y tampoco ninguna teoría posterior, a pesar de un esfuerzo considerable.

Constructivismo fenomenológico

Según Alexander Riegler, el trabajo de Mach fue un precursor de la influyente perspectiva conocida como constructivismo . [19] El constructivismo sostiene que todo conocimiento es construido en lugar de recibido por el alumno. Adoptó una posición fenomenológica excepcionalmente no dualista. El fundador del constructivismo radical, Ernst von Glasersfeld , reconoció a Mach como aliado. [ cita necesaria ]

Silla giratoria ideada por Mach para investigar la experiencia del movimiento

Por otro lado, también hay argumentos razonables para considerar a Mach simplemente como un empirista y un precursor de los empiristas lógicos y del Círculo de Viena. Desde este punto de vista, el propósito de la ciencia es detallar las relaciones funcionales entre observaciones: "El objetivo que (la ciencia física) se ha fijado es la expresión abstracta de los hechos más simple y económica". [C]

Fisiología

En 1873, independientemente uno del otro, [20] Mach y el fisiólogo y médico Josef Breuer descubrieron cómo funciona el sentido del equilibrio (es decir, la percepción del desequilibrio de la cabeza), rastreando su gestión mediante la información que el cerebro recibe del movimiento de un líquido en los canales semicirculares del oído interno . Que el sentido del equilibrio depende de los tres canales semicirculares fue descubierto en 1870 por el fisiólogo Friedrich Goltz , pero Goltz no descubrió cómo funciona el aparato de detección del equilibrio. Mach ideó una silla giratoria para probar sus teorías, y Floyd Ratliff ha sugerido que este experimento puede haber allanado el camino a la crítica de Mach de una concepción física del espacio y el movimiento absolutos. [21]

Psicología

El contraste exagerado entre los bordes de los tonos de gris ligeramente diferentes aparece tan pronto como se tocan.

En el ámbito de la percepción sensorial, los psicólogos recuerdan a Mach por la ilusión óptica denominada bandas de Mach . El efecto exagera el contraste entre los bordes de los tonos de gris ligeramente diferentes tan pronto como se tocan, activando la detección de bordes en el sistema visual humano. [8] [22]

Más claramente que nadie antes o después, Mach hizo la distinción entre lo que llamó espacios fisiológicos (específicamente visuales ) y geométricos . [23]

Las opiniones de Mach sobre las estructuras mediadoras inspiraron la posición fuertemente inductiva de BF Skinner , que era paralela a la de Mach en el campo de la psicología. [24]

Epónimos

En homenaje se entregó su nombre a:

Bibliografía

La mecánica , 1904

Principales obras de Mach en inglés:

Ver también

Referencias

Notas

  1. ^ Sobre esta interdependencia de la física, fisiología, historia y filosofía de la ciencia de Mach, véase Blackmore 1972, Blackmore (ed.) 1992 y Hentschel 1985 contra los esfuerzos de Paul Feyerabend por desacoplar estos tres hilos.
  2. ^ Sobre la historiografía de Mach, cf., por ejemplo, Hentschel 1988 sobre su impacto en Viena, véase Stadler et al. (1988) y Blackmore et al. (2001).
  3. ^ ab Las selecciones están tomadas de su ensayo The Economical Nature of Physical Inquiry , extraído por Kockelmans y ligeramente corregido por Blackmore. (cita a continuación).
  4. ^ Barbour 2001, pag. 220 afirma: "En la visión de Mach, las propiedades del sistema se agotan en las masas de las partículas y sus separaciones, pero las separaciones son propiedades mutuas. Aparte de las masas, las partículas no tienen atributos que sean exclusivamente suyos. Ellos... en forma de triángulo, son una sola cosa. En la visión newtoniana, las partículas existen en el espacio y el tiempo absolutos. Estos elementos externos les confieren atributos (posición, momento, momento angular) negados en la visión machiana. tres cosas. El espacio y el tiempo absolutos son parte esencial del atomismo".
  5. ^ El prefacio de los Principios de óptica física publicados póstumamente rechaza explícitamente las opiniones relativistas de Einstein, pero se ha argumentado que el texto no es auténtico (Wolters 2012, págs. 39-57).

Citas

  1. ^ Macho de 1919, pag. 227.
  2. ^ "Ernst Mach". Enciclopedia Británica . 2016 . Consultado el 6 de enero de 2016 .
  3. ^ Blackmore 1972.
  4. ^ Sonnert 2005, pag. 221.
  5. ^ Cohen y Seeger 1975, pág. 158: Y Mach, en su convicción personal, era socialista y ateo.
  6. ^ Baatz 1992, págs. 183-199.
  7. ^ Blackmore 1972, pág. 293, Capítulo 18 – Mach y el budismo: Mach era lógicamente un budista e ilógicamente un creyente en la ciencia.
  8. ^ abcde Reichenbach, H (enero de 1983). "Contribuciones de Ernst Mach a la mecánica de fluidos". Revisión Anual de Mecánica de Fluidos . 15 (1): 1–29. Código Bib : 1983AnRFM..15....1R. doi : 10.1146/annurev.fl.15.010183.000245. ISSN  0066-4189 . Consultado el 23 de febrero de 2023 .
  9. ^ Anderson 1998, pag. 65, Capítulo 3.
  10. ^ Tugrau 2005.
  11. ^ Mach y Salcher 1887, págs. 764–780.
  12. ^ Scott 2003.
  13. ^ Steila 2013.
  14. ^ Lenin 1909.
  15. ^ Bunnin y Yu 2008, pág. 405.
  16. ^ Penrose 2016, pag. 753: El principio de Mach afirma que la física debería definirse enteramente en términos de la relación de un cuerpo con otro, y que la noción misma de un espacio de fondo debería abandonarse.
  17. Mach 1919: [El] investigador debe sentir la necesidad de ... conocimiento de las conexiones inmediatas, digamos, de las masas del universo. Ante él flotará una visión ideal de los principios de toda la materia, de la que resultarán igualmente movimientos acelerados e inerciales.
  18. ^ País 2005, pag. 283.
  19. ^ Riegler 2011, págs. 235-255.
  20. ^ Hawkins y Schacht 2005.
  21. ^ Ratliff 1975.
  22. ^ Ratliff 1965.
  23. ^ Sugden y Mach 1903.
  24. ^ Chiesa 1994.

Fuentes

Otras lecturas

enlaces externos