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流體人物專欄

恩斯特·馬赫

恩斯特·馬赫(Ernst Mach,1838年~1916年),奧地利物理學家、哲學家、心理學家、生物學家,1838年2月18日生于奇爾利茨。馬赫在研究氣體中物體的高速運動時,發現了激波。馬赫確定了以物速與聲速的比值(即馬赫數)為標準,來描述物體的超音速運動,在力學上做出了歷史性貢獻。在哲學上,馬赫是邏輯實證論者,并提出經驗主義。

1838年2月18日,恩斯特·馬赫出生在希爾利茨(現屬捷克)的外公家,同日在附近圖拉斯接受洗禮。馬赫熱愛大自然,善于觀察和思考。2歲的馬赫,在草地上奔跑,追逐下山的太陽,縱情享受著大自然的樂趣。4、5歲時,父親帶他到維也納。在父親的因勢利導下,他7歲就迷戀上科學。并在父親的引導下做些實驗。8歲時,聽父親給別的學生上代數課,他的理解能力竟跟14歲的孩子差不多。

9歲時,馬赫被送到僧侶主辦的文科中學讀書,接受古典的人文教育。但馬赫對“敬畏上帝乃是智慧之端”之類的格言毫無興趣,學習希臘文和拉丁文也有困難,只好在教會學校“沒有天賦”的評語下回了家。父親下決心把兒子培養成人,親自給他上希臘文、拉丁文、現代語言、歷史、幾何和其他課程。馬赫請父親允許他去學木匠這門手藝。得到應允后,他便在鄰近的一位熟練的木工師傅那里學做細木活,達兩年多的時間。他充分享受著雙手勞動的愉悅,對這段時光留下了美好的回憶。晚上疲倦時,坐在散發著香味的木堆上,設想未來的機器,如飛機之類的東西,真是心曠神怡。
1853年,15歲的馬赫通過入學考試,進入克雷姆錫爾高級文科中學學習。他對宗教祈禱訓練反感,而對數學和科學頗感興趣,對博物學老師尤其稱道,對拉馬克的進化論和康德—拉普拉斯的宇宙形成學說很有興趣。
1855年,馬赫進入維也納大學,專修他所喜愛的數學和物理學。聘請家庭教師,學習微積分。1860年,馬赫參加了“按照中世紀方式”舉行的考試并獲得博士學位。在大學教學中,馬赫把物理學應用于生理學和心理學研究,為后來提出的哲學觀點打下堅實的基礎。馬赫之所以把這三門學科統一起來,有三方面原因:第一,馬赫對費希納定律的數學形式,即感覺的大小與對它的刺激的對數成正比提出疑問。通過研究,馬赫證實:“物理的”刺激和“心理的”反應之間的關系并不是對數的,而只是正比關系,并且它并不服從嚴格的數學測量。第二,著名物理學家亥姆霍茲和博伊斯—雷蒙在生理學和心理學方面做了許多工作,給馬赫的科學研究提供了有利條件。第三,杰出的腦生理學家布呂克的講演有很大的吸引力和感召力。馬赫把他們的精華進一步加以提煉,形成自己的觀點,在1862年—1864年間作了一系列講演,其中有的在一些雜志上發表,有的通過專著出版。
1864年,馬赫被任命為數學教授。1864年—1867年間他講授數學、物理學、生理學和心理學,并在這些學科的交叉領域獲得了一些重要研究成果。例如,他曾發現后來被稱為馬赫帶的生理現象,即人的眼睛有一種傾向,一個帶有不規則的錐形黑色缺口的白色圓盤,在其旋轉時,形成亮帶和暗帶,而不是想象的那樣亮度連續變化。馬赫還寫了五篇文章,認為這種奇怪的帶反映了神經抑制,它不是完全“主觀”的印象。
1865年,馬赫在費希納的雜志上撰文證明,經驗的整體不只是知覺部分之和。在近、現代心理學的著作中,把馬赫列為格式塔心理學或稱完形心理學的先驅者之一。
1867年,馬赫任布拉格大學物理教授。以后分別擔任布拉格大學和德語大學校長。除了行政職務,還在力學、聲學、光學、熱學、流動力學以及電學等許多方面有重要建樹。他提出了超聲學原理和后來以他的名字命名的馬赫數。馬赫數成為流體力學中的一個常用概念,即物體(如飛機)在流體中的運動速度與聲音在流體中的速度之比。以M表示,當M=1時,形成沖擊波,M>1時是超音速運動,M<1時是亞音速運動。[

 


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