Když dnes letadlo prolomí zvukovou bariéru a piloti mluví o rychlosti Mach 1 nebo Mach 2, ozývá se v tom jméno muže, který se narodil na okraji Brna. Ernst Mach patří k nejvýznamnějším fyzikům a filozofům, jaké moravská půda vydala. Jeho práce o rázových vlnách položila základy aerodynamiky a jeho úvahy o prostoru a čase pomohly nasměrovat myšlení Alberta Einsteina. A přece jeho příběh začíná v Chrlicích, které jsou dnes městskou částí Brna.
Kdo byl Ernst Mach a čím je důležitý
Ernst Mach byl fyzik, který se narodil v roce 1838 a zemřel v roce 1916. Působil jako profesor experimentální fyziky a později filozofie na několika středoevropských univerzitách a proslul mimořádně širokým záběrem. Zabýval se optikou, akustikou, mechanikou i psychologií vnímání, ale největší věhlas mu přinesl výzkum pohybu těles rychlejších než zvuk.
Právě po něm je pojmenováno takzvané Machovo číslo, tedy poměr rychlosti tělesa k rychlosti zvuku v daném prostředí. Když se řekne, že letoun letí rychlostí Mach 1, znamená to, že se pohybuje přesně rychlostí zvuku. Tento pojem se dnes používá po celém světě v letectví, v raketové technice i v konstrukci nadzvukových strojů. Málokterý vědec má to štěstí, že jeho jméno zdomácní jako běžná měrná jednotka.
Vazba na Brno a Chrlice
Ernst Mach přišel na svět v Chrlicích, které dnes tvoří jednu z jižních městských částí Brna. V době jeho narození šlo o samostatnou moravskou obec, teprve později se stala součástí velkého města. Chrlice se tak mohou pyšnit tím, že daly světu vědce evropského významu.
Rodáka z Chrlic si Brno i okolí připomínají dodnes. Osobnost Ernsta Macha je zpracována v Encyklopedii dějin města Brna a jeho odkaz pravidelně připomínají místní instituce, hvězdárny i univerzity. Pro Brno je Mach jedním z dokladů toho, že region odedávna vychovával myslitele, kteří ovlivnili moderní vědu. V tomto ohledu se řadí po bok dalších velikánů spjatých s městem a jeho okolím.
Rázové vlny a zrození aerodynamiky
Machovým nejtrvalejším přínosem pro fyziku byl výzkum toho, co se děje, když se těleso pohybuje rychlostí blízkou rychlosti zvuku nebo ji překročí. Ve své době neexistovaly přístroje, které by dokázaly takový děj přímo pozorovat. Mach proto sáhl po tehdy novém a odvážném nástroji, kterým byla fotografie.
Pomocí důmyslné experimentální aparatury dokázal jako první vyfotografovat letící projektil a zachytit rázové vlny, které se kolem něj tvoří. Ukázal, že tato vlna má tvar kužele, a popsal, jak úhel kužele souvisí s rychlostí tělesa. Tím se otevřely dveře k celému novému oboru. Poznatky o chování těles při vysokých rychlostech se staly základem aerodynamiky, tedy vědy, bez níž by nevzniklo moderní letectví ani kosmonautika.
Kritika Newtona a inspirace pro Einsteina
Mach nebyl jen experimentátorem u fotografické desky. Byl také pronikavým filozofem vědy a nebál se zpochybnit i ty největší autority. Kriticky se postavil k Newtonovu pojetí absolutního prostoru a času, tedy k představě, že prostor a čas existují samy o sobě, nezávisle na hmotě a jejím pohybu.
Mach argumentoval, že o pohybu má smysl mluvit jen ve vztahu k ostatním tělesům ve vesmíru. Tato myšlenka, později nazývaná Machův princip, hluboce zapůsobila na mladého Alberta Einsteina. Sám Einstein přiznával, že ho Machovy úvahy inspirovaly při formulování obecné teorie relativity. Chrlický rodák se tak stal jedním z myšlenkových otců fyziky 20. století, aniž by přitom sám relativitu formuloval.
Odkaz a čím Mach proslul
Vliv Ernsta Macha přesahuje hranice jediného oboru. Ve fyzice po něm zůstalo Machovo číslo i celá tradice výzkumu nadzvukového proudění. Ve filozofii ovlivnil myšlenkové směry, které kladly důraz na smyslovou zkušenost a na kritické prověřování vědeckých pojmů. Zabýval se také tím, jak člověk vnímá pohyb a rovnováhu, a přispěl k poznání funkce vnitřního ucha.
Uznání se mu dostalo i mimo Zemi. Jeho jméno nese jeden z asteroidů obíhajících ve Sluneční soustavě a připomíná ho i pojmenovaný útvar na povrchu Měsíce. Jméno vědce z Chrlic tak dnes najdeme doslova na obloze i v technických příručkách pilotů po celém světě.
Kde v Brně najdete jeho stopu
Nejsilnější pouto Ernsta Macha s Brnem představují samotné Chrlice, tedy místo jeho narození a jižní brána města. Procházka touto městskou částí je připomínkou toho, že velké vědecké příběhy nemusí začínat jen ve velkoměstech, ale i v moravských obcích.
Machův odkaz systematicky uchovává i Encyklopedie dějin města Brna, která shromažďuje ověřené informace o významných osobnostech regionu. Připomínají ho také brněnské vědecké a popularizační instituce, které jeho jméno spojují s výukou fyziky a astronomie. Kdo se chce o brněnských vědcích dozvědět víc, může navázat čtením o dalších učencích spjatých s městem, jako byli logik a matematik nebo zakladatel genetiky.
Zajímavosti o Ernstu Machovi
Machovo jméno se jako měrná jednotka rychlosti prosadilo až několik let poté, co vědec zemřel. Označení Mach 1, Mach 2 a podobně se ustálilo v technické praxi ve 20. století, kdy se lidstvo skutečně přiblížilo hranici zvukové bariéry.
Zajímavé je i to, že Mach byl svého času vlivným kritikem některých fyzikálních pojmů, které dnes bereme jako samozřejmé. Řadu let odmítal například určité představy o stavbě hmoty, a přesto jeho metodická přísnost a důraz na experiment posunuly vědu kupředu. Ukazuje to, že i pochybnosti velkého myslitele mohou být plodné, pokud vedou k pečlivějšímu zkoumání.
Časté dotazy
Kde se Ernst Mach narodil?
Narodil se v Chrlicích, tedy v obci, která je dnes jižní městskou částí Brna. V době jeho narození šlo o samostatnou moravskou obec.
Co je Machovo číslo?
Machovo číslo udává poměr rychlosti tělesa k rychlosti zvuku v daném prostředí. Rychlost Mach 1 odpovídá přesně rychlosti zvuku, vyšší hodnoty znamenají nadzvukový let.
Čím se Ernst Mach nejvíce proslavil?
Proslul výzkumem rázových vln a nadzvukového pohybu těles. Jako první vyfotografoval letící projektil s rázovou vlnou a položil tím základy aerodynamiky.
Jak Ernst Mach ovlivnil Alberta Einsteina?
Mach kritizoval Newtonovo pojetí absolutního prostoru a času. Jeho úvahy, později nazývané Machův princip, inspirovaly Einsteina při rozpracování obecné teorie relativity.
Byl Mach jen fyzik, nebo i filozof?
Byl obojím. Vedle experimentální fyziky se soustavně věnoval filozofii vědy a otázkám lidského vnímání, čímž ovlivnil myšlení mnoha dalších učenců.
Proč se rychlost letadel udává v Machových číslech?
Protože rychlost zvuku se mění podle prostředí, je praktické vyjadřovat rychlost letounu jako její násobek. Machovo číslo tak jednoduše ukazuje, zda letoun letí podzvukovou, nebo nadzvukovou rychlostí.
Nese Machovo jméno i něco ve vesmíru?
Ano. Jeho jméno nese jeden z asteroidů a připomíná ho i pojmenovaný útvar na povrchu Měsíce.
Kde v Brně lze najít stopu Ernsta Macha?
Nejvíce v Chrlicích, kde se narodil. Jeho odkaz zpracovává také Encyklopedie dějin města Brna a připomínají ho brněnské vědecké a popularizační instituce.
Kdy Ernst Mach žil?
Žil v 19. a na počátku 20. století. Narodil se v roce 1838 a zemřel v roce 1916.
Působil Mach na univerzitě?
Ano. Řadu let zastával profesuru experimentální fyziky a později se věnoval filozofii, mimo jiné v Praze. Jeho akademická dráha ho zavedla na několik středoevropských univerzit.
Objevujte s námi další příběhy velikánů, kteří se zapsali do dějin města. Přehled najdete v rozcestníku slavní rodáci Brna a v tematickém přehledu brněnští vědci a učenci. Zaujmout vás mohou i příbuzné profily, například logik Kurt Gödel nebo zakladatel genetiky Mendel.
