mini|Ernst Mach (1900) mini|Gedenkstein für Ernst Mach auf dem Nordfriedhof (München)
Ernst Waldfried Josef Wenzel MachPeter Salcher und Ernst Mach. (PDF; 1 MB), abgerufen am 13. März 2009. (* 18. Februar 1838 in Chirlitz bei Brünn, Kaisertum Österreich; † 19. Februar 1916 in Vaterstetten, Königreich Bayern) war ein österreichischer Physiker, Sinnesphysiologe, Philosoph und Wissenschaftstheoretiker sowie ein Pionier der gerade entstehenden Wissenschaftsgeschichte. Nach Ernst Mach ist die Mach-Zahl benannt, welche die Geschwindigkeit im Verhältnis zur Schallgeschwindigkeit beschreibt.
Durch Experimente belegte Mach den zu dieser Zeit noch umstrittenen Doppler-Effekt. Neben Problemen in der Physik und deren Lösungen beschäftigte er sich auch mit Fragen der Philosophie. Er gilt als einer der einflussreichsten Vertreter oder Mitbegründer des Empiriokritizismus. In der Sinnesphysiologie machte er wichtige Experimente zum Gleichgewichtssinn des Menschen, zu Reizschwellen und zu optischen Täuschungen (Machsche Streifen). In der Psychologie wurde er ein Wegbereiter der Gestaltpsychologie bzw. Gestalttheorie.
Leben und Werk Herkunft und Ausbildung Ernst Mach, 1838 in Chirlitz bei Brünn geboren und in Turas (Tuřany) getauft, gehörte einer deutschmährischen Familie an. Auch seine Mutter Josepha Lanhaus (1813–1869) und seine Schwester Octavia stammten aus Chirlitz. Sein Vater Johann Mach (1805–1879) war Hauslehrer und verdiente nach dem Erwerb eines Gutshofes in Untersiebenbrunn das Einkommen der Familie als Bauer. Weitere Vorfahren der väterlichen Linie waren Kleinbauern und Weber, vermutlich bis 1848 in Erbuntertänigkeit. Die Linie der Mutter bestand aus Kirchenbeamten, Ärzten, Anwälten und Offizieren.
Die Schulbildung von Ernst Mach bestand bis zum 15. Lebensjahr im Wesentlichen aus dem Unterricht durch seine Eltern. In seinen ersten zehn Lebensjahren wurde Mach ausschließlich von seinem Vater unterrichtet. Nachdem er 1848 für ein Jahr das Stiftsgymnasium Seitenstetten besucht hatte, ging er nochmals bei seinem Vater in die Schule, der ihn gleichzeitig in der Landarbeit unterwies. Zu dieser Zeit absolvierte er auch eine Lehre als Kunsttischler. Dadurch wollte sich Mach auf eine geplante Auswanderung nach Nordamerika vorbereiten. Er übte dieses Handwerk jedoch nie aus. Im Selbststudium eignete er sich naturwissenschaftliche Kenntnisse an. 1853 ging er zurück nach Mähren und trat in die 6. Klasse des Piaristen-Gymnasiums in Kremsier ein. Dort erlangte er nach zwei Jahren die Matura. Ab 1855 studierte er Philosophie, Mathematik und Physik bei Andreas von Ettingshausen und August Kunzek an der Universität Wien; er schloss 1859/60 mit einer Dissertation „Über elektrische Ladungen und Induktion“ bei Ettingshausen als Doktor der Philosophie ab.
Familie Am 1. August 1867 heiratete Ernst Mach in Graz die sieben Jahre jüngere Vollwaise Ludovica Aloisia Carolina Marussig,Trauungsbuch Graz-Hl.Blut, Bd. 22, S. 249 mit der er fünf Kinder hatte: Ludwig Mach (* 1868 in Prag, † 1951 in Vaterstetten bei München, als Arzt und Physiker langjähriger Mitarbeiter seines Vaters); Caroline Mach (1873–1965), zog zu ihrem Sohn in die USA; Heinrich Mach (1874–1894, studierte Chemie); Felix Johann Mach (* 1879 in Prag, † 1933 in Pietzing, Landkreis Rosenheim, akademischer Maler) und Viktor Mach (* 1881 in Prag, † 1940 in Kirchseeon, Landkreis Ebersberg, Feinmechaniker).
Akademische Laufbahn 1861 habilitierte sich Ernst Mach an der Universität Wien und lehrte dort anschließend als Privatdozent ohne Besoldung. Als er sich um die Professur seines erkrankten Doktorvaters in Wien bewarb, wurde ihm diese jedoch nicht zugesprochen. Daraufhin nahm Mach 1864 einen Ruf als Mathematikprofessor an der Universität Graz an, während er sich dabei immer wieder am Gutshof der mittlerweile nach Veliki Slatnik bei Novo Mesto in der Unterkrain im heutigen Slowenien gezogenen Eltern aufhielt,Gradovi v Slovenji – Veliki Slatnik., abgerufen am 30. Juli 2020. wo sein Vater eine Seidenraupenzucht betrieb.Marjan Mušič: Iz življenja in dela Machovih. In: Kronika. (Ljubljana) volume 3. issue 3 (1955) S. 165–170. Er lehrte in Graz bis Sommer 1867; ab 1866 als Ordinarius für Physik.
Zum Wintersemester 1867/68 erreichte Ernst Mach der Ruf der Karl-Ferdinands-Universität in Prag, wo er zugleich auch Direktor des physikalischen Instituts wurde. 1872/73 wurde er Dekan der Philosophischen Fakultät und in den Jahren 1879/80 sowie 1883/84 Rektor der Universität. In diese Zeit fiel die sprachliche Teilung der Karls-Universität Prag (1882), in deren Umfeld der Deutschmährer Mach eine liberale Haltung einnahm. In Prag entstanden seine klassischen Arbeiten auf dem Gebiet der Physik, der Sinnenpsychologie, der historisch kritischen Arbeiten und die Formulierungen einer Erkenntnislehre. Er wird oft als Mitbegründer des modernen Positivismus und Wegbereiter des Empiriokritizismus bezeichnet. Ernst Mach wirkte bis 1895 an der Universität Prag.
Er pflegte einen freundschaftlichen Briefwechsel mit dem tschechischen Physiker August Seydler (1849–1891). Machs politische Einstellung und charakterliche Mentalität verzögerten seine Berufung an die Universität Wien auf die neugeschaffene Professur für „Philosophie, insbesondere Geschichte der induktiven Wissenschaften“ um einige Jahre. Diese Professur trat Mach 1895 an. Er war dort bis zu seinem Schlaganfall 1898 tätig, 1901 trat er in den Ruhestand.
Politische Einstellung Wie sich schon in den Auseinandersetzungen um die Teilung der Karls-Universität Prag in einen tschechischen und deutschen Sprachzweig zeigte, hatte Mach von seinem Elternhaus eine tief liberale und dem Humanismus zuneigende Einstellung übernommen. Angesichts dieses Konflikts konstatierte Mach „eine bedauerliche Borniertheit und einen furchtbaren Rückschritt durch die Nationalitätsidee“. Später wandte er sich, unüblich für seinen Stand als Universitätslehrer, der Sozialdemokratie zu. Möglicherweise hat sein liberal geprägtes Elternhaus dazu beigetragen. Sein Werk wurde, insbesondere die Erkenntnistheorie, in Russland nicht unvoreingenommen rezipiert, weil einige von Machs Anhängern politische Gegner Lenins waren.
Ernst Mach war mit Victor Adler, dem Vorsitzenden der österreichischen Sozialdemokraten, befreundet. Den Ausgang der österreichischen Parlamentswahlen im Jahre 1897 kommentierte er so: „Die Wiener haben wie die Trottel gewählt. Überall haben die Pfaffen gegen die Sozialdemokraten gewonnen.“ Ihm wurde eine zum Atheismus oder Agnostizismus tendierende Geisteshaltung nachgesagt.
Lebensabend mini|hochkant|Ernst Mach (1905), Fotografie von Charles Scolik
Nach einem Schlaganfall im Sommer 1898 ließ Machs Kraft allmählich nach. 1913 zog er zu seinem ältesten Sohn, dem Erfinder Ludwig Mach, nach Vaterstetten bei München. Dort starb er am 19. Februar 1916.
In einem Nachruf fasste Albert Einstein 1916 in der Physikalischen Zeitschrift Machs Bedeutung zusammen:
Die Urne von Ernst Mach 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.
Nachlass Ein Großteil des wissenschaftlichen Nachlasses von Ernst Mach wird im Archiv des Deutschen Museums in München verwahrt. Dazu gehören Korrespondenzen und Publikationen sowie 53 Notizbücher und 942 Fotoplatten mit Aufzeichnungen physikalischer Experimente, die 1998 vom Freiburger Ernst-Mach-Institut dem Deutschen Museum übergeben wurden. Ein Teilnachlass aus dem Besitz von Ludwig Mach befindet sich im Philosophischen Archiv der Universität Konstanz.
Wissenschaftliche Leistungen Mach behandelte bereits 1872 in seinem Frühwerk Die Geschichte und die Wurzel des Satzes von der Erhaltung der Arbeit alle wichtigen Themen, die sein wissenschaftliches Programm ausmachten: Bedeutung und Funktion wissenschaftlicher Theorien Erkenntnistheoretische Bedeutung von Physiologie und Sinnespsychologie für die Naturwissenschaften Prinzip der Denkökonomie Unzulänglichkeiten der Newtonschen Mechanik Kritik an Atomtheorie, klassischer Kausalität, an einem physikalischen Reduktionismus, insbesondere dem Mechanismus Kritik am Materialismus Kritik an „metaphysischen Spekulationen“ Methode der historischen Analyse Die meisten seiner Werke entstanden in seiner Prager Zeit, darunter seine bedeutendsten Werke zur Physik und zur Sinnesphysiologie. Zu seinen Lehrern auf dem Gebiet der „physikalischen Physiologie“ gehörte der Mediziner Carl Ludwig.Gundolf Keil: Robert Koch (1843–1910). Ein Essai. In: Medizinhistorische Mitteilungen. Zeitschrift für Wissenschaftsgeschichte und Fachprosaforschung. Band 36/37, 2017/2018 (2021), S. 73–109, hier: S. 101 f. In Prag begann Mach, sich mit Fragen der Erkenntnistheorie und der Geschichte der Physik zu beschäftigen. Wichtige Forschungsgebiete Machs waren:
Dopplereffekt Direkt nach seinem Studium bestätigte Mach 1860 den Dopplereffekt experimentell und beendete damit die Debatte um die Richtigkeit der Theorie. Dadurch legte Mach die Grundlagen für den Nachweis des optischen Dopplereffekts. In diesem Zusammenhang schlug er dem Mitbegründer der Spektralanalyse, Gustav Robert Kirchhoff, brieflich vor, auch die Relativbewegung von Fixsternen spektroskopisch zu bestimmen. Er wandte sich auf diesem Wege an Kirchhoff, weil es ihm unmöglich erschien, für diese Idee „in Wien Unterstützung zu finden, um sie selbst auszuführen“.Dieter Hoffmann: Ernst Mach - Wegbereiter der modernen Physik: Zum 75. Todestag des Physikers, Physiologen und Philosophen. In: Physik Journal. 47, 1991, S. 373, doi:10.1002/phbl.19910470505. Allerdings versickerten diese Bemühungen und wurden erst Jahrzehnte später von Edward Charles Pickering und Hermann Carl Vogel umgesetzt.
„Arbeiten über Erscheinungen an fliegenden Projektilen“ mini|Schlierenfoto eines Projektils bei Überschall (Ernst Mach 1888).Die beiden vertikalen Linien sind zwei fixierte Drähte und stellen kein Strömungsphänomen dar. Im Sommer 1886 gelang es Ernst Mach gemeinsam mit Peter Salcher erstmals, mittels der von August Toepler entwickelten Schlierenfotografie und Momentfotografie Verdichtungskegel aus Luft vor Projektilen sichtbar zu machen. Damit bestätigte Mach experimentell Theorien des Ballistikers Louis Melsens, der seine Hypothesen nicht validieren konnte. Er experimentierte im Anschluss auch mit Kanonenkalibern, dies allerdings nicht mehr in seinem Institut, sondern am 18. August 1888 in Meppen auf dem Schießplatz der Firma Friedrich Krupp AG und in der kaiserlichen und königlichen Marineakademie von Fiume (heute Rijeka).
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, die dann von Ludwig Prandtl weiterentwickelt wurde. Die militärischen Aspekte dieser Forschungen 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), dessen 7. Auflage 1912 erschien. 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: