Ernst Waldfried Josef Wenzel Mach ( 18 de febrero de 1838 - 19 de febrero de 1916) fue un físico y filósofo austríaco 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 , ejerció una gran influencia en el positivismo lógico y el pragmatismo estadounidense . [2] A través de su crítica a las teorías del espacio y el tiempo de Isaac Newton , prefiguró la teoría de la relatividad de Albert Einstein . [3]
Mach nació en Chrlice ( en 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 de Chirlitz, también fue maestro constructor de las calles de la zona. Sus actividades en ese campo influyeron posteriormente en el trabajo teórico de Ernst Mach. Algunas fuentes dan como lugar de nacimiento de Mach Tuřany ( en alemán : Turas , también parte de Brno), el sitio de la oficina de registro de Chirlitz. Fue allí donde Mach fue bautizado por Peregrin Weiss. Mach se convirtió más tarde en socialista y ateo , [4] pero su teoría y su vida a veces se compararon 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 . [5] [6]
Mach fue educado en casa por sus padres hasta los 14 años. Luego ingresó en un instituto de Kroměříž ( en alemán : Kremsier ), donde estudió durante tres años. En 1855 se convirtió en estudiante de 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 .
En 1864, aceptó un trabajo como profesor de matemáticas en la Universidad de Graz después de haber rechazado un puesto en una cátedra de cirugía en la Universidad de Salzburgo para hacerlo, y en 1866 fue nombrado profesor de física. Durante ese período, Mach continuó su trabajo en psicofísica y en percepción sensorial. En 1867, asumió la cátedra de física experimental en la Universidad Charles-Ferdinand , donde permaneció durante 28 años antes de regresar a Viena. [7]
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 de 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 permitió fotografías mucho más claras. [7] Pero Mach también hizo muchas contribuciones a la psicología y la fisiología, incluida su anticipación de los fenómenos de la gestalt , su descubrimiento del efecto oblicuo y de las bandas de Mach , un tipo de ilusión visual influida por la inhibición, y especialmente su descubrimiento de una función no acústica del oído interno que ayuda a controlar el equilibrio humano.
Una de las ideas más conocidas de Mach es el llamado principio de Mach , el origen físico de la inercia. Mach nunca lo puso por escrito, pero sí le dio una forma verbal gráfica, atribuida por Philipp Frank a Mach: "Cuando el metro se sacude, son las estrellas fijas las que te tiran al suelo".
Mach también se hizo conocido por su filosofía, desarrollada en estrecha interacción con su ciencia. [a] Mach defendió un tipo de fenomenalismo que reconocía solo 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 famoso que declaró, después de una conferencia de 1897 de Ludwig Boltzmann en la Academia Imperial de Ciencias de Viena , "¡No creo que los átomos existan!" [9] Desde aproximadamente 1908 a 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 mostró que las fluctuaciones estadísticas de los átomos permitían la medición de su existencia sin evidencia sensorial individualizada directa, lo que 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.
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En 1898, Mach sobrevivió a un ataque de parálisis y en 1901 se retiró de la Universidad de Viena y fue designado miembro de la cámara alta del Parlamento austríaco. Al abandonar Viena en 1913, se mudó a la casa de su hijo en Vaterstetten , cerca de Múnich , donde continuó escribiendo y manteniendo correspondencia hasta su muerte en 1916, un día después de su 78.º cumpleaños. [7]
En 1901, Mach aceptó un nombramiento en la Cámara de los Lores de Austria , pero rechazó un título nobiliario porque pensó que no era apropiado que un científico aceptara tal cosa. [10] Tenía una buena relación personal con el político socialdemócrata Viktor Adler [11] y dejó dinero en su testamento al periódico socialdemócrata Arbeiter-Zeitung . [12]
Mach criticó las conquistas coloniales de las potencias europeas, diciendo que ellas "constituirán... el capítulo más desagradable de la historia para las generaciones futuras". [13]
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 allí siguieron las exploraciones en mecánica de fluidos supersónicos . Mach y el físico-fotógrafo Peter Salcher presentaron su artículo sobre este tema [14] 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. [15] La relación entre la velocidad de un fluido y la velocidad local del sonido v p / v s se llama 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 . [7]
De 1895 a 1901, Mach ocupó una cátedra recién creada para "la historia y la 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. En un principio, Mach consideraba que las leyes científicas eran resúmenes de eventos experimentales, construidos con el propósito de hacer comprensibles los datos complejos, pero más tarde enfatizó las funciones matemáticas como una forma más útil de describir las apariencias sensoriales. Por lo tanto, 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 la ciencia física se ha fijado es la expresión abstracta más simple y económica de los hechos.
Cuando la mente humana, con sus poderes limitados, intenta reflejar en sí misma la rica vida del mundo, del cual ella misma es sólo una pequeña parte y que nunca puede esperar agotar, tiene todas las razones para proceder económicamente.
En realidad, la ley contiene siempre menos que el hecho mismo, porque no reproduce el hecho en su totalidad, sino sólo en aquel aspecto que para nosotros es importante, omitiendo el resto intencionalmente o por necesidad.
Al separar mentalmente un cuerpo del medio cambiante en el que se mueve, lo que hacemos en realidad es extraer de la corriente de todas nuestras sensaciones un grupo de sensaciones en el que se fijan nuestros pensamientos y que es relativamente más estable que el resto. Supongamos que atribuyéramos a la naturaleza la propiedad de producir efectos iguales en circunstancias iguales; no sabríamos cómo encontrar precisamente esas circunstancias iguales. La naturaleza existe una sola vez. Sólo nuestra imitación mental esquemática produce sucesos iguales.
El positivismo de Mach influyó en muchos marxistas rusos , como Alexander Bogdanov . [16] En 1908, Lenin escribió una obra filosófica, Materialismo y empiriocriticismo , [17] en la que criticaba el machismo y las opiniones de los " machistas rusos ". Sus principales críticas eran que la filosofía de Mach conducía al solipsismo y a la absurda conclusión de que la naturaleza no existía antes de los humanos:
Si los cuerpos son «complejos de sensaciones», como dice Mach, o «combinaciones de sensaciones», como dice Berkeley, se sigue inevitablemente que el mundo entero no es más que mi idea. Partiendo de una premisa así 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, existente independientemente de nosotros, sólo queda un «yo abstracto desnudo», un yo infaliblemente escrito con mayúscula y cursiva, igual al «piano loco, que se imaginaba que era lo único existente 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 posteriormente por Mach, Joseph Petzoldt y otros, que afirma que todo lo que podemos conocer son nuestras sensaciones y que el conocimiento debe limitarse a la experiencia pura. [18]
De acuerdo con la filosofía empiriocrítica, Mach se opuso a Boltzmann y a otros que proponían una teoría atómica de la física. Como no se pueden observar directamente cosas tan pequeñas como los átomos y como en aquella época no existía ningún modelo atómico consistente, la hipótesis atómica le parecía infundada a Mach y tal vez no lo suficientemente "económica". Mach ejerció una influencia directa sobre los filósofos del Círculo de Viena y sobre el positivismo lógico en general.
A Mach se le atribuyen varios principios que condensan su ideal de teorización física, denominada «física machista»:
El último es señalado, particularmente por Einstein, como "el" principio de Mach . Einstein lo citó como uno de los tres principios que sustentan la relatividad general . En 1930, escribió, "está justificado considerar a Mach como el precursor de la teoría general de la relatividad", [21] 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 lo ha hecho ninguna teoría posterior, a pesar de un esfuerzo considerable.
Según Alexander Riegler, la obra de Mach fue precursora de la influyente perspectiva conocida como constructivismo . [22] 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 requerida ]
Por otra parte, también hay razones para considerar a Mach simplemente como un empirista y un precursor de los empiristas lógicos y del Círculo de Viena. Según esta perspectiva, el propósito de la ciencia es detallar las relaciones funcionales entre las observaciones: "El objetivo que se ha fijado (la ciencia física) es la expresión abstracta más simple y económica de los hechos". [c]
Friedrich Hayek escribió que, cuando asistió a la Universidad de Viena de 1918 a 1921, "en lo que respecta a la discusión filosófica, ésta giraba esencialmente en torno a las ideas de Mach". [23] La obra de Mach también ha sido citada como una influencia en el Círculo de Viena , siendo descrito como un "precursor importante del positivismo lógico". [24]
El trabajo de Mach fue un "precursor" de la psicología de la Gestalt . [25]
En 1873, de forma independiente, [26] 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 fluido 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 sensor 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. [27]
En el campo de la percepción sensorial, los psicólogos recuerdan a Mach por la ilusión óptica llamada 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. [7] [28]
Más claramente que nadie antes o después, Mach hizo la distinción entre lo que llamó espacios fisiológicos (específicamente visuales ) y geométricos . [29]
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. [30]
En homenaje se le dio su nombre a:
Principales obras de Mach en inglés:
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