ארנסט מאך

שגיאות פרמטריות בתבנית:פילוסוף
פרמטרים [ רוחב ] לא מופיעים בהגדרת התבנית

ארנסט מאך
Ernst Mach

לידה	18 בפברואר 1838 Brno-Chrlice, צ'כיה
פטירה	19 בפברואר 1916 (בגיל 78) פאטרשטטן, הקיסרות הגרמנית
מקום קבורה	בית הקברות הצפוני של מינכן
השקפה דתית	אתאיזם
מקום לימודים	convent Gymnasium in Seitenstetten, Piaristické gymnázium v Kroměříži, אוניברסיטת וינה
מנחה לדוקטורט	אנדראס פון אטינגסהאוזן
מוסדות	אוניברסיטת וינה אוניברסיטת גראץ אוניברסיטת קארל בפראג
מונחה לדוקטורט	היינריך גומפרץ, František Koláček, Ottokar Tumlirz, סטניסלאוס פון פרובזק
זרם	פוזיטיביזם, אמפיריציזם
תחומי עניין	פילוסופיה של המדע
עיסוק	פיזיקאי, פרופסור, צלם, איש חינוך, פילוסוף, פוליטיקאי
הושפע מ	מרקס, קאנט
השפיע על	איינשטיין, החוג הווינאי
מדינה	ממלכת בוהמיה
פרסים והוקרה	אות המסדר מקסימיליאן של בוואריה למדעים ואמנויות (1905)
בן או בת זוג	Ludovica Aloisia Carolina Marussig (1 באוגוסט 1867–?)
צאצאים	לודוויג מאך
חתימה

שגיאות פרמטריות בתבנית:מדען
פרמטרים [ 1 ] לא מופיעים בהגדרת התבנית
פרמטרים ריקים [ פרסים והנצחה, ארצות מגורים, שנת לידה ] לא מופיעים בהגדרת התבנית

ארנסט מאך כפיזיקאי
Ernst Mach

לידה	18 בפברואר 1838 Brno-Chrlice, צ'כיה
פטירה	19 בפברואר 1916 (בגיל 78) פאטרשטטן, הקיסרות הגרמנית
ענף מדעי	פיזיקה
מקום מגורים	פאטרשטטן
מקום קבורה	בית הקברות הצפוני של מינכן
מקום לימודים	convent Gymnasium in Seitenstetten (1848) Piaristické gymnázium v Kroměříži (1855) אוניברסיטת וינה (1860)
מנחה לדוקטורט	אנדראס פון אטינגסהאוזן
מוסדות	אוניברסיטת וינה אוניברסיטת גראץ אוניברסיטת קארל בפראג
תלמידי דוקטורט	היינריך גומפרץ, František Koláček, Ottokar Tumlirz, סטניסלאוס פון פרובזק
פרסים והוקרה	אות המסדר מקסימיליאן של בוואריה למדעים ואמנויות (1905)
בן או בת זוג	Ludovica Aloisia Carolina Marussig (1 באוגוסט 1867–?)
צאצאים	לודוויג מאך
תרומות עיקריות
על שמו של מאך קרויים מספר מאך, עקרון מאך וענף מאך.
חתימה

ארנסט מאך (בגרמנית: Ernst Mach) ‏(18 בפברואר 1838 - 19 בפברואר 1916) היה פיזיקאי ופילוסוף אוסטרי-צ'כי. עיקר השפעתו של מאך הייתה בגישתו האמפיריציסטית לתחום הפיזיקה ובהתנגדותו למרחב המוחלט ולתנועה המוחלטת שהנהיג אייזק ניוטון. לרעיונות אלה הייתה השפעה רבה על אלברט איינשטיין, והם דחפו אותו להגות את תורת היחסות. על שמו של מאך קרויים מספר מאך, עקרון מאך וענף מאך.

ביוגרפיה

מאך נולד ב-Chrlice (כיום בצ'כיה) וחונך בביתו עד גיל 14. הוא למד במשך תקופה קצרה בגימנסיה לפני שנרשם לאוניברסיטת וינה בהיותו בן 17 בלבד. שם למד מתמטיקה, פיזיקה ופילוסופיה והשלים דוקטורט בפיזיקה ב-1860.

מחקריו המוקדמים עסקו באפקט דופלר, בייחוד בתחומי האופטיקה והאקוסטיקה. ב-1864 התמנה לפרופסור למתמטיקה בגראץ, וב-1866 מונה גם לפרופסור לפיזיקה. במהלך תקופה זו התעניין מאך גם בפיזיולוגיה של התפישה החושית, וזאת במסגרת התעניינותו בפילוסופיה של עמנואל קאנט, שקבע שהאדם מעצב את ניסיונו (התופעות הנצפות על ידו) באמצעות הסינתטי אפריורי (מעין חוקי בנייה) הגלום בתוכו. ב-1867 התמנה מאך לראש הקתדרה לפיזיקה ניסויית באוניברסיטת קארל בפראג.

מאוחר יותר חזר מאך לאוניברסיטת וינה, שם התמנה לפרופסור לפילוסופיה אינדוקטיבית ב-1885. שנתיים לאחר מכן הוא לקה בשבץ וב-1901 פרש ממחקר פעיל כאשר מונה כחבר פרלמנט בפרלמנט האוסטרי. למרות שפרש מהוראה ומחקר, המשיך מאך להרצות בפני הציבור הרחב.

מאך הלך לעולמו ב-19 בפברואר 1916 בהאאר (Haar) שבגרמניה.

פיזיקה

מאך התמחה בעיקר באופטיקה וגלים ורוב לימודיו בתחום הפיזיקה הניסויית הוקדשו לחקר תופעות ההתאבכות, העקיפה, הקיטוב והשבירה של אור בתווכים שונים, תחת השפעת חיצוניות. בעקבות מחקרים אלה החל מאך לחקור גם את נושא המהירות העל-קולית. בשנת 1877 פרסם מאמר בנושא ובו תיאר בצורה נכונה מה יתרחש בזמן תנועה במהירות על-קולית של קליע. בין השאר הסיק ואחר אישר ניסיונית את קיומו של גל הלם בצורת חרוט, שהקליע בראשו.

היחס בין מהירות התנועה של גוף למהירות הקול נקרא מספר מאך על שמו. למספר זה תפקיד חשוב באווירודינמיקה ובהידרודינמיקה.

למאך הייתה תרומה חשובה גם לקוסמולוגיה הנקראת "עקרון מאך". עקרון מאך קובע כי

"האינרציה של כל מערכת היא התוצאה של האינטראקציה שלה עם שאר היקום. במילים אחרות, כל חלקיק ביקום משפיע בסופו של דבר על כל חלקיק אחר."

"The inertia of any system is the result of the interaction of that system and the rest of the universe. In other words, every particle in the universe ultimately has an effect on every other particle."

לעיקרון זה הייתה השפעה חזקה מאוד על התפתחות תורת היחסות של איינשטיין, והוא שימש כנשקו העיקרי של מאך להתמודד עם טיעון הדלי של ניוטון בזכות תנועה מוחלטת.

תפישה חושית

מאך חקר קצת גם בנושאי התפישה החושית ומגבלותיה. בתחום הוא ידוע בזכות האשליה האופטית הידועה כ"רצועת מאך" (Mach band).

פילוסופיה של המדע

עיקר תרומתו וחשיבותו של מאך הייתה הגותו בנושא הפילוסופיה של המדע ומהותה של הפיזיקה. לפילוסופיה שפיתח הייתה השפעה רבה על המדע של המאה ה-19 ועל המדע של המאה ה-20.

בחושבו על יסודות המדע ועל מהות חוקי הטבע, תהה מאך מהי המשמעות של "חוק מדעי". מאך הושפע מהפילוסופיה של עמנואל קאנט שקבעה שניתן לחוות תצפיות ולדבר עליהן רק מתוך העיניים (או ה"משקפיים" שדרכן) שצפו בהן, כלומר: אדם אינו יכול לדבר על המציאות כפי שהיא באופן נפרד מהאופן שהוא חווה אותה. מאך טען שחוקים מדעיים הם הכללות של תצפיות ניסיוניות, ש"נוצרו על ידי בני האדם" למען הבנה מקיפה וכוללת של מגוון רב ומסובך של תוצאות ונתונים. וכשכאלה, חוקי המדע עוסקים יותר בתודעה ההוגה אותם ופחות במציאות הקיימת בנפרד מהתודעה.

להלן מספר ציטוטים מכתביו של מאך בהם הוא מסביר את הפילוסופיה שלו. ציטוטים אלה נלקחו מחיבורו "The economical nature of physical inquiry" ("טבעו החסכני של מחקר פיזיקלי") המובאים על ידי J. Kockelmans. Philosophy of science: the historical background. New York: The Free Press, 1968..

המטרה ש[המדע הפיזיקלי] הציב לעצמו היא לתאר את העובדות באופן הפשוט והחסכוני ביותר.	The goal which it [physical science] has set itself is the simplest and most economical abstract expression of facts.
כאשר התודעה האנושית, בכוחה המוגבל, מנסה לשקף בתוכה את הפעילות העשירה של העולם, שממנו היא רק חלק קטן, ושאותו לעולם לא תוכל לתפוש באופן ממצה, יש לה כל הסיבות להתקדם בחסכנות.	When the human mind, with its limited powers, attempts to mirror in itself the rich life of the world, of which it itself is only a small part, and which it can never hope to exhaust, it has every reason for proceeding economically.
במציאות החוק תמיד מכיל פחות מהעובדה עצמה, מכיוון שהוא אינו משחזר את העובדה בשלמותה, אלא רק את ההיבט שלה שחשוב לנו. השאר מושמט במכוון או מתוך אילוץ.	In reality, the law always contains less than the fact itself, because it does not reproduce the fact as a whole but only in that aspect of it which is important for us, the rest being intentionally or from necessity omitted.
כאשר אנו מפרידים במוחנו גוף מהסביבה הניתנת לשינוי שבה הוא זז, אנחנו למעשה מחלצים מתוך שטף כל התחושות שלנו אוסף תחושות שבהם התמקדה מחשבתנו, היציבות יותר באופן יחסי מאחרות.	In mentally separating a body from the changeable environment in which it moves, what we really do is to extricate a group of sensations on which our thoughts are fastened and which is of relatively greater stability than the others, from the stream of all our sensations.
נניח שאנחנו רוצים לייחס לטבע את הסגולה של יצירת תוצאות דומות בנסיבות דומות, רק שאיננו יודעים כיצד למצוא אותן נסיבות דומות. אירוע בטבע מתקיים רק פעם אחת. הייצוג המנטלי הסכמטי שלנו הוא זה שמייצר דמיון בין אירועים.	Suppose we were to attribute to nature the property of producing like effects in like circumstances; just these like circumstances we should not know how to find. Nature exists once only. Our schematic mental imitation alone produces like events.

מאך כפר בקיומם של ישים תאורטיים בלתי נראים לעין כגון אטומים. מאך התנגד לתורה האטומית שהציעו לודוויג בולצמן ואחרים, מאחר שראה באטומים פיקציה תאורטית שלא ניתן לצפות בה בניסוי. לשיטתו, ניתן להאמין בקיומן של תופעות בלתי נראות רק כשהן מקיימות את "עיקרון ההמשכיות הסיבתית". לפי עיקרון זה, יש להאמין בישים תאורטיים או בתופעות תאורטיות רק כשהם המשך של תופעות שניתן להבחין בהן בעזרת החושים. למשל, ניתן להאמין שאובייקטים מיקרוסקופים רוטטים באותן נסיבות שבהן רוטטים אובייקטים מקרוסקופיים, גם אם במקרה של האובייקטים המיקרוסקופים לא ניתן להבחין בויברציות באמצעות העין. עיקרון זה זוכה לביקורת הן על ידי פילוסופים אמפיריציסטים והן על ידי פילוסופים ריאליסטים. הפילוסופים האמפיריציסטים טוענים שעיקרון זה לא עקבי עם המחויבות האמפיריציסטית של מאך להאמין רק בידע שבא מהחושים, משום שבעיקרון אין כל דרך לדעת באמצעות החושים אם תופעות מיקרוסקופיות אכן זהות לתופעות מקרוסקופיות. מנגד, פילוסופים ריאליסטים, המאמינים בקיומם של ישים תאורטים כדון אטומים, טוענים שישים אלו מקיימים את עיקרון ההמשכיות, או שלכל הפחות עיקרון זה עמום, משום שאובייקטים מיקרוסקופיים דומים לפחות בחלק מתכונותיהם לאובייקטים מקרוסקופיים.

הפירוש האקטואליסטי

הפילוסוף הישראלי זאב בכלר מבחין בין פילוסופיות אקטואליסטיות, המתמקדות במה שקיים בעולם עצמו בלבד, לבין פילוסופיות פוטנציאליסטיות, העוסקות בכל מה שיכול להתקיים בתודעה האנושית (חלוקה זו תואמת פחות או יותר את החלוקה המוכרת בין אמפיריציזם לרציונליזם). בפרט, אצל בכלר הפוזיטיביזם הלוגי, שמאך היה ממבשריו, הוא פילוסופיה אקטואליסטית.

מאך הרבה להדגיש שחוקי המדע הן הכללות שבנתה האנושות והם בעצם אינם קיימים בטבע עצמו. בטבע קיים רק המקרה הפרטי, כלומר: תנועתם של הגופים ותו לאו. תוצאה פרטית אך חשובה של עיקרון זה היא, כפי שטען גם דייוויד יום כשדן בבעיית האינדוקציה, שסיבה ותוצאה אינן קיימות בטבע אלא הן הכללה או חוק הנמצא בתודעה האנושית בלבד.

בדברנו על סיבה ותוצאה אנו מדגישים באופן שרירותי את הפרטים שצריך לשים לב לקישורם כדי לשחזר עובדה בדרך שחשובה לנו. אין סיבה ואין תוצאה בטבע; לטבע יש רק קיום פרטי. הטבע פשוט ישנו.

— מדע המכניקה, 580. התרגום מובא מ"שלוש מהפכות קופרניקניות" של זאב בכלר

לכן, חוקי המדע הם רק ביטוי לאופן שבו תודעת האדם מארגנת את העובדות ולא העובדות עצמן.

בנוסף, מאך מפריד בין מושגים תאורטיים למושגים תצפיתיים. לשיטתו מושגים כמו מסה, אטום וכוח הם רק פיקציות תאורטיות שאין להן "שום ממשות מעבר למחשבה ובנפרד ממנה" (שם, 660). הבחנה זו היא אבן יסוד של הפוזיטיביזם הלוגי.

בפרט, האדם רואה רק תנועה יחסית ולכן היא הדבר היחידי שקיים בטבע ואין משמעות לקיומה של תנועה מוחלטת. מאך הוסיף מסקנה חריפה יותר להצהרה זאת: תנועה (יחסית) יכולה להיות נצפית (להיות נתפשת) רק ביחס לעצם ממשי וחומרי. כלומר, לא ניתן עוד לבחור מערכות ייחוס מופשטות שאותן אנו מדמיינים על המרחב, אלא אם נעגן אותן (נבחר את ראשיתן) בעצם ממשי חומרי (כגון כוכב בשמיים או עץ ליד הכביש). מאך המשיך והעז וקבע שהתנועה היחסית אינה נמדדת ביחס לעצם החומרי אלא גם נקבעת על ידו (במעין סיבתיות לוגית). כלומר: אם נסיר את עצמי הייחוס, ייתכן שהגוף ינוע בצורה שונה מבחינתנו.

תקיפת המכניקה הניוטונית וטיעון הדלי

ערך מורחב – עקרון מאך

מאך השתמש באונטולוגיה זו כדי לתקוף את המכניקה הניוטונית שהניחה "מרחב מוחלט" וכתוצאה מכך הוכיח ניוטון שהוא יכול לזהות תנועות מוחלטות. לב ההוכחה של ניוטון לכך היה ניסוי מחשבתי הנקרא "טיעון הדלי" שבו דלי ובו מים מתחיל להסתובב וכתוצאה מהסיבוב מתקערים פני המים, ללא תלות בתנועה היחסית בינם לבין הדלי, אלא רק עקב העובדה שהדלי באמת מסתובב.

מאך תקף טיעון זה באמצעות המסקנה שהסיק לעיל, הדלי "באמת מסתובב" רק ביחס לעצם חומרי כלשהו, למשל: שאר כוכבי השמיים. כעת, אמר מאך, ייתכן שהמים יתקערו אם נקבע את הדלי במקומו ונסובב סביבו את שאר כוכבי השמיים. אך לפי האקטואליזם של מאך אין מקום במדע לטיעוני "אילו" כי הדבר האקטואלי היחיד הוא מה שקיים. במילותיו שלו:

מערכת העולם נתונה לנו רק פעם אחת, וההשקפות הפתלומאיות והקופרניקנית [האם השמש סובבת סביב כדור הארץ או להפך] הן הפירוש שלנו, אבל שתיהן אקטואליות במידה שווה. נסה לקבע את הדלי של ניוטון ולסובב את השמיים וכוכבי הלכת ואז להוכיח שאין כוחות צנטריפוגליים

— "מדע המכניקה", 297. תרגום: שם

השפעה

למאך הייתה השפעה ישירה על הפילוסופים של החוג הווינאי ועל אסכולת הפוזיטיביזם הלוגי. רוב רעיונותיו הבסיסיים היו ניסוח מחדש, בצורה פשוטה ופופולרית, של הרעיונות העיקריים בתורת ההכרה של עמנואל קאנט ובהכרזה שהמציאות כשלעצמה אינה נתונה לנו ישירות אלא רק תחושותינו - ולכן הם הדבר היחידי שאקטואלי מבחינתנו. מאך ניסח זאת בצורה חריפה וטען כי

גופים אינם גורמים לתחושות, אלא להפך, ציבורי התחושות הם שיוצרים גופים

— "ניתוח החושים" של מאך, 29. תרגום: שם

אלברט איינשטיין הושפע ישירות מהגותו וציין אותו כנביא שהקדים לחזות את תורת היחסות.

ראו גם

• יחידות מידה על שם אישים

קישורים חיצוניים

• קישורים על ארנסט מאך

לקריאה נוספת

• שלוש מהפכות קופרניקניות, זאב בכלר: ע"מ 157 - 168.