Ernst Mach

Ernst Waldfried Josef Wenzel Mach[1] (* 18. Februar 1838 in Chirlitz bei Brünn, Kaisertum Österreich; † 19. Februar 1916 in Vaterstetten, Deutsches Kaiserreich) war ein österreichischer Physiker, Philosoph und Wissenschaftstheoretiker.




Ernst Mach (1905)
Fotografie von Charles Scolik

Er ist heute vor allem durch die nach ihm benannte Mach-Zahl bekannt, welche die Geschwindigkeit im Verhältnis zur Schallgeschwindigkeit beschreibt. Neben der Physik beschäftigte er sich überwiegend mit der Philosophie. So gilt er als einer der einflussreichsten Vertreter oder sogar als Mitbegründer des Empiriokritizismus. In der Psychologie machte er sich als Wegbereiter der Gestaltpsychologie bzw. Gestalttheorie einen Namen.

Leben und Werk


Denkmal im Wiener Rathauspark [2]

Herkunft und Bildung

Machs Familie gehörte der deutschsprachigen Minderheit in Mähren an. Sein Vater Johann Mach war erst Hauslehrer und nach dem Erwerb eines Guts in Untersiebenbrunn Bauer. Weitere Vorfahren der väterlichen Linie waren Kleinbauern und Weber. Die mütterliche Linie bestand aus Ärzten, Anwälten und Offizieren.

Ernst Mach wurde 1838 in Chirlitz (Chrlice) in Mähren geboren und im Nachbarort Turas (Tuřany) getauft. Die Schulbildung Ernst Machs bestand bis zum 15. Lebensjahr im Wesentlichen aus dem Unterricht durch seine Eltern. Auch in der Landarbeit wurde er von diesen unterwiesen. Außerdem absolvierte er eine Tischlerlehre. Nachdem er früher schon einmal kurz das Stiftsgymnasium Seitenstetten besucht hatte, ging er ab 1853 zurück nach Mähren auf das Kremsier (Kroměříž/) Piaristen-Gymnasium und erlangte dort nach zwei Jahren die Matura.

Mach studierte ab Herbst 1855 Mathematik und Naturwissenschaften an der Universität Wien und schloss 1860 mit einer Dissertation mit dem Titel Über elektrische Ladungen und Induktion bei Andreas von Ettingshausen ab.
Familie

Am 1. August 1867 heiratete Ernst Mach in Graz die sieben Jahre jüngere Vollwaise Louise Marussig, mit der er fünf Kinder hatte: Ludwig (1868–1951), Caroline (1873–1965, zog zu ihrem Sohn in den USA), Heinrich (1874–1894, studierte Chemie), Felix (1879–1933, Maler) und Viktor (* 1881).
Akademische Karriere

1861 habilitierte Mach und wirkte dann als Privatdozent. Er bewarb sich um die Professur seines erkrankten Doktorvaters, die ihm jedoch nicht zugesprochen wurde. Daraufhin nahm Mach eine Stelle als Mathematikprofessor an der Universität Graz an, während er sich dabei immer wieder am Gut der mittlerweile nach Veliki Slatnik bei Novo mesto in der Untersteiermark im heutigen Slowenien gezogenen Eltern aufhielt[3], wo Vater Johann auch Seidenraupenzucht betrieb.[4] Er blieb in Graz bis Sommer 1867, wobei er ab 1866 als Ordinarius für Physik tätig war. Zum Wintersemester 1867/68 erreichte ihn der Ruf der Karl-Ferdinands-Universität in Prag, wo er zugleich auch Direktor des physikalischen Instituts werden sollte. Er blieb dort bis zum Jahre 1895. 1872/73 wurde er Dekan der Philosophischen Fakultät und in den Jahren 1879/80 sowie 1883/84 sogar Rektor der Universität. In diese Zeit fiel auch die Teilung der Universität (1882), in deren Umfeld Mach eine liberale Haltung einnahm, obwohl er zur Einheitsfront der deutschen Minderheit in Böhmen und Mähren gehörte. Auch pflegte er gerade zu dieser Zeit demonstrativ einen freundschaftlichen Briefwechsel mit dem tschechischen Physiker August Seydler (1849–1891). Seine politische Einstellung und Geisteshaltung verzögerten seinen Ruf an die Universität Wien um einige Jahre. Er wurde auch nicht als Physiker berufen, sondern auf die neugeschaffene Professur für „Philosophie, insbesondere Geschichte der induktiven Wissenschaften“. Hier hatte Mach eine sehr produktive Phase, in der er Vorlesungen und frühere Bücher überarbeitete und viel Neues veröffentlichte.
Politische Einstellung

Wie sich schon in den Auseinandersetzungen um die Teilung der Universität zeigte, hatte Mach von seinem Elternhaus eine tief liberale und humanistische Einstellung mitbekommen. Später kehrte er sich, gänzlich unüblich für seinen Stand und die Zeit, der Sozialdemokratie zu und war ein guter Freund des Vorsitzenden der österreichischen Sozialdemokraten, Viktor Adler. Berühmt wurde auch sein Kommentar „Die Wiener haben wie die Trottel gewählt. Überall haben die Pfaffen gegen die Sozialdemokraten gewonnen.“, den er anlässlich der österreichischen Parlamentswahlen im Jahr 1897 von sich gab. Außerdem hatte er eine als atheistisch oder besser agnostisch zu bezeichnende Geisteshaltung.
Lebensabend

Ende des 19. Jahrhunderts begann die „Arbeitswut“ Ernst Machs nach einem Schlaganfall im Sommer 1898 nachzulassen. Er wurde zwar nie ein Anhänger der Relativitätstheorie, die ihm zu exotisch (auch weil sinnlich nicht direkt erfahrbar) schien, doch seinem heute fast unbekannten, sehr großen Einfluss in Wissenschaft und Öffentlichkeit ist es mit zu verdanken, dass gerade in Wien und Österreich viele und wichtige Forschungsprojekte durchgeführt wurden. Das Elektron und das Quant waren für Mach ideale, da messbare und dimensionierte, Objekte der physikalischen Forschung, die so den beschreibenden und reduktionistischen Anspruch Machs an die Physik voll erfüllten. 1913 zog er zu seinem ältesten Sohn Ludwig nach Vaterstetten bei München. Dort starb er am 19. Februar 1916. In einem Nachruf fasste Einstein 1916 in der Physikalischen Zeitschrift Machs Geisteshaltung jener Zeit zusammen:

  „Mach war seiner geistigen Entwicklung nach nicht ein Philosoph, der sich die Naturwissenschaften als Objekt seiner Spekulationen wählte, sondern ein vielseitig interessierter, emsiger Naturforscher, dem die Erforschung auch abseits vom Brennpunkt des allgemeinen Interesses gelegener Detailfragen sichtlich Vergnügen machte.“[5]

Die Urne Ernst Machs wurde auf Wunsch der Hinterbliebenen in einem Sammelgrab auf dem Münchner Nordfriedhof beigesetzt. In seinem Gedenkstein zwischen den südlichen und nördlichen Arkaden, beim Gräberfeld 94, befindet sich die Asche seines Sohnes Ludwig (1868–1951).
Wissenschaftliche Leistungen

Neben der Physik forschte Mach auch in der Psychologie (genauer Sinnespsychologie), der Philosophie, Methodologie und der Geschichte. Die meisten seiner Werke entstanden in seiner Prager Zeit, darunter seine bedeutendsten Werke zur Physik und zur Sinnespsychologie. Außerdem begann er hier sich mit Fragen der Erkenntnistheorie und der Geschichte der Physik zu beschäftigen. Wichtige Forschungsgebiete Machs waren:
Dopplereffekt

Bereits direkt nach seinem Studium bestätigte Mach den Dopplereffekt experimentell und beendete damit die Debatte um die Richtigkeit der Theorie. In diesem Zusammenhang schlug er Kirchhoff vor, auch die Relativbewegung von Fixsternen spektroskopisch zu bestimmen. Allerdings versickerten diese Bemühungen und wurden erst Jahrzehnte später von Pickering und Vogel umgesetzt.

„Arbeiten über Erscheinungen an fliegenden Projektilen“


Schlierenfoto eines Flugzeugmodells bei Mach 1,2 im Windkanal

Im Sommer 1886 gelang es Mach erstmals, mittels der von Toepler entwickelten Schlierenfotografie und Momentografie Verdichtungskegel aus Luft vor Projektilen sichtbar zu machen. Damit bestätigte Mach experimentell Theorien des Ballistikers Louis Melsens. Er experimentierte im Anschluss auch mit größeren Kalibern, dies allerdings nicht mehr in seinem Institut, sondern auf dem Schießplatz der Firma Krupp und in der kaiserlichen und königlichen Marineakademie von Fiume. Zur Verbesserung der Messung entwickelte er zusammen mit seinem Sohn Ludwig Mach, der ihm als Assistent diente, das Mach-Zehnder-Interferometer. Aus den damit gewonnenen Daten konnte Mach zeigen, dass die Stoßwelle um das bis zu 50-fache verdichtet wird. Auch belegte er die Existenz einer Schwanzwelle hinter dem Projektil neben der Kopfwelle vor dem Projektil. Spätestens mit der „Umkehrung“ des Versuchs im Jahre 1889/90, d. h. durch die Idee, Luft auf ein stillstehendes Projektil zu blasen, schuf Mach so die Grundlagen der Gasdynamik, welche dann von Ludwig Prandtl weiterentwickelt wurde. Die Bedeutung dieser Forschungsergebnisse zeigt sich nicht zuletzt in den noch heute gebräuchlichen Worten Machscher Kegel, Mach-Zahl, Machmeter und Machwelle. Die militärischen Aspekte dieser Forschung beunruhigten Mach, worauf er in vielen Vorträgen hinwies.
Kritik an der Newtonschen Mechanik

Mach hinterfragte intensiv vom positivistischen und empiristischen Standpunkt aus die Grundlagen der Newtonschen Mechanik und stieß dabei auf Fragen, die er mittels des Machschen Prinzips zu lösen versuchte. Im Zuge dessen entstanden viele bekannte Bücher, u. a. das wohl bekannteste Buch „Die Mechanik in ihrer Entwicklung“ (1883). Hier spricht er, entgegen dem Zeitgeist, der Mechanik ihre universelle Gültigkeit ab und versucht, die Mechanik konsequent auf Beobachtungen zurückzuführen. So formulierte er das Trägheitsgesetz in seinem Machschen Prinzip um:

   „Statt nun einen bewegten Körper K auf den Raum (auf ein Koordinatensystem) zu beziehen, wollen wir direkt sein Verhalten zu den Körpern des Weltraumes betrachten, durch welches jenes Koordinatensystem allein bestimmt werden kann. Voneinander sehr entfernte Körper, welche in bezug auf andere ferne festliegende Körper sich mit konstanter Richtung und Geschwindigkeit bewegen, ändern ihre gegenseitige Entfernung der Zeit proportional […] Die eben angestellten Betrachtungen zeigen, daß wir nicht nötig haben, das Trägheitsgesetz auf einen besonderen absoluten Raum zu beziehen. Vielmehr erkennen wir, daß sowohl jene Massen, welche nach der gewöhnlichen Ausdrucksweise Kräfte aufeinander ausüben, als auch jene, welche keine ausüben, zueinander in ganz gleichartigen Beschleunigungsbeziehungen stehen, und zwar kann man alle Massen als untereinander in Beziehung stehend betrachten. […] Wenngleich auch ich erwarte, daß astronomische Beobachtungen zunächst nur sehr unscheinbare Korrektionen notwendig machen werden, so halte ich es doch für möglich, daß der Trägheitssatz in seiner einfachen Newtonschen Form für uns Menschen nur örtliche und zeitliche Bedeutung hat.“[6]

Machs Aussagen führten dazu, dass einige ihn als Wegbereiter der Allgemeinen Relativitätstheorie sehen. Einstein selbst bezeichnete sich anfangs als „Schüler“ Machs, distanzierte sich allerdings später von dessen philosophischen Ansichten.
Sinnespsychologie und Philosophie

Als glühender Anhänger der Aufklärung und entschiedener Gegner jeder Form der Metaphysik plädierte Mach für eine methodische Denkökonomie, worunter er eine größtmögliche Sparsamkeit in begrifflicher und spekulativer Hinsicht versteht. Naturerkenntnis hat ihr Fundament in der Erfahrung – entweder direkt über Sinneseindrücke oder über Messinstrumente vermittelt. Er ist daher als Empirist anzusehen. Des Weiteren wird Mach als Vertreter des Positivismus gesehen. Für Mach bedeutete der Positivismus im Wesentlichen:

   Die Quelle aller menschlichen Erkenntnis ist das „Gegebene“.
   Gegeben ist nur eine Mannigfaltigkeit von Sinneseindrücken (Empfindungen).
   Nicht gegeben ist alles, was zusätzlich zu den Inhalten der sinnlichen Wahrnehmung die „Welt“ konstituiert.
   Die Unterscheidung zwischen Ich und Welt ist haltlos.
   Es gibt keine metaphysische Erkenntnis über außersinnliche Realität.

In der Psychologie profilierte sich Mach durch die These, dass der Mensch immer den ökonomischsten Wahrnehmungsprozess auswähle.


Illustration aus: Ernst Mach, Antimetaphysische Vorbemerkungen, erschienen in Die Analyse der Empfindungen und das Verhältnis des Physischen zum Psychischen

„Alles menschliche Handeln und Trachten ist vom Verlangen nach Selbsterhaltung bestimmt. Durch die Ausbildung der höheren intellektuellen Funktionen werden gerade jene angeborenen Eigenschaften und Reflexe ersetzt, die den niederen Organismen ihr Dasein ermöglichen.“

In der Wissenschaftstheorie verstand er die Wissenschaften als Mittel, die Welt und die Empfindungen der Menschen möglichst einfach und neutral zu beschreiben. Außerdem verlangte er als Leitbild der Wissenschaft einen Reduktionismus ohne Kompromisse. Aus diesem Grunde sah er als eigentliche Grundlage eines aufgeklärten Weltverständnisses die Physik und die Psychologie an. Theorien seien, ähnlich wie psychologische, nur mathematisch organisierte Naturbeschreibungen. Diskussionen über den Wahrheitsgehalt von Theorien seien daher überflüssig. Allein der Nutzen sei relevant. Wahrheit existiere nicht für sich, sondern als eine temporäre Diskussions-Wahrheit, die nach evolutionären Gesetzen zustande kommt: Nur die stärksten, also ökonomischsten und empirisch klarsten Ideen, setzen sich durch.
Siehe auch: Machsche Streifen (1865)
Wirkung und Nachwirkung
Rezeption

Die Auseinandersetzung mit diesen Ideen, die zu Anfang des 20. Jahrhunderts populär waren und oft diskutiert wurden, erfolgte in unterschiedlichen Kreisen. Max Planck beispielsweise kritisierte seine evolutionsbiologische Ideenlehre als metaphysische Spekulation.

Mach wurde von Marxisten wie Lenin studiert, der in seinem Werk Materialismus und Empiriokritizismus die philosophischen Ideen Machs einer fundamentalen Kritik unterzog, indem er u. a. solipsistische Implikationen von Machs Theorie behauptete.

Das Buch Lenins ist nicht nur eine Kritik an Alexander Bogdanow, Pawel Juschkewitsch, Wladimir Basarow, Nikolai Walentinow und an ihren philosophischen Lehrern – Richard Avenarius und Mach –, die laut Lenin in ihren Werken versucht hatten, einen verfeinerten Idealismus auszuarbeiten, als Gegengewicht zum marxistischen Materialismus. Lenin gelangt in seinem Buche zu folgenden Schlussfolgerungen gegen den seiner Meinung nach philosophisch-theoretischen Revisionismus des Avenarius und Mach:

   „Eine immer raffiniertere Verfälschung des Marxismus, immer raffiniertere Unterschiebungen von antimaterialistischen Lehren unter den Marxismus – das kennzeichnet den modernen Revisionismus sowohl in der politischen Ökonomie als auch in den Fragen der Taktik und in der Philosophie überhaupt.“ (Lenin, Aus dem philosophischen Nachlass, Dietz Verlag, Berlin 1949, S. 321.)
   „Die ganze Schule von Mach und Avenarius marschiert zum Idealismus.“ (S. 348)
   „Unsere Machisten stecken alle tief im Idealismus.“ (S. 337)
   „Man kann nicht umhin, hinter der erkenntnistheoretischen Scholastik des Empiriokritizismus den Parteienkampf in der Philosophie zu sehen, einen Kampf, der in letzter Instanz die Tendenzen und die Ideologie der feindlichen Klassen der modernen Gesellschaft zum Ausdruck bringt.“ (S. 349)
   „Die objektive, die Klassenrolle des Empiriokritizismus läuft ganz und gar hinaus auf Handlangerdienste für die Fideisten (Reaktionäre, die dem Glauben vor der Wissenschaft den Vorzug geben), in deren Kampf gegen den Materialismus überhaupt und gegen den historischen Materialismus insbesondere.“ (S. 349)
   „Der philosophische Idealismus ist ... ein Weg zum Pfaffentum.“ (S. 289)

Die Rezeption von Machs Beiträgen zur Analyse der Empfindungen durch Christian von Ehrenfels führte zur Ausformulierung der Gestalttheorie. Der Wiener Kreis (vormals Ernst-Mach-Gesellschaft) mit u. a. Rudolf Carnap, Kurt Gödel stützte sich neben Ludwig Wittgenstein auch auf Mach. Aber auch Literaten wie Hugo von Hofmannsthal, Arthur Schnitzler und Robert Musil – der sogar über Mach promovierte – und auch Albert Einstein erkannten seine Bedeutung.
Ehrungen

Im Jahr 1919 wurde in Wien Leopoldstadt (2. Bezirk) der Machplatz nach ihm benannt; 1960 wurde die Verkehrsfläche in Machstraße umbenannt.

Im Jahre 1970 wurde ein Mondkrater nach Ernst Mach benannt (Krater Mach).

Das 1972 eröffnete Ernst-Mach-Gymnasium in Haar, in der Nähe seines Sterbeortes, trägt seinen Namen, sowie seit 2004 das 1961 gegründete Ernst-Mach-Gymnasium Hürth, weiterhin das Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut (EMI), Freiburg und Efringen-Kirchen.

Die Österreichische Akademie der Wissenschaften (ÖAW, IKT) veranstaltet seit 2003 das „ernst mach forum. wissenschaften im Dialog.“[7] Die Tschechische Akademie der Wissenschaften und Künste vergibt seit 1996 die Ernst-Mach-Ehrenmedaille in Physik.
Ehrenmitgliedschaften

Ernst Mach war seit 1885 Ehrenmitglied der Prager Universitäts-Sängerschaft „Barden“ (heute zu München), der damaligen Haus-Korporation der Prager Universität.


Wichtigste Werke

Einleitung in die Helmholtz′sche Musiktheorie, 1866
Optisch-akustische Versuche, 1872
Die Mechanik in ihrer Entwicklung, 1883
Die Analyse der Empfindungen und das Verhältnis des Physischen zum Psychischen, 1886
Die Principien der Wärmelehre, 1896, Nachdruck: Salzwasser Verlag, ISBN 978-3-86444-540-8
Populär-wissenschaftliche Vorlesungen, 1896
Über Erscheinungen an fliegenden Projektilen, 1898
Erkenntnis und Irrtum, 1905
Die Prinzipien der physikalischen Optik, 1921



Siehe auch

   Mach-Band-Effekt


Quelle - literatur & Einzelnachweise