ERNST MACH  di Stefano Bordoni, AphEx n. 18, 2018

Ernst Waldfried Josef Wenzel Mach 81838-1916. Fisico e filosofo, impegnato nel campo culturale e politico, punto di riferimento degli intellettuali progressisti in tutto il cosiddetto occidente. Nel campo della fisica sperimentale si occupa della luce, dei moti supersonici e della percezione. È tra i fondatori della filosofia della scienza, nel cui ambito applica un metodo di analisi storico-critica.

Ha influenzato molti scienziati tra cui Philipp Frank, Erwin Schrödinger, Rudolf Carnap e Otto Neurath e Einstein.

Il periodo storico è quello di uno sviluppo rapido di nuove tecnologie, tra cui la diffusione e l’uso dell’elettricita. Sul piano culturale vi è uno sviluppo di molte discipline scientifiche e, da notare, una professionalizzazione della fisica teorica.

Nello stesso periodo si diffuse una concezione positivistica che proponeva una fede cieca nel progresso e nel metodo scientifico.

Mach venne considerato da molti come un “positivista” perché cerco sempre di contrastare ogni concezione metafisica nell’ambito scientifico. Ma la sua posizione si distinse per una critica costante alle interpretazioni riduttive e dogmatiche della realtà.

“Secondo Mach gli organi di senso non trasmettono semplicemente le informazioni ricevute, ma le traducono, le elaborano e accentuano i contrasti. Inoltre riconoscono somiglianze strutturali nel flusso delle informazioni, come nel caso di melodie suonate con scale diverse“

Lo studio delle interazioni fra processi fisici e percezioni portò Mach a “considerare i corpi materiali non come dati ma come risultati di un processo cognitivo che partiva da «complessi di elementi» o «complessi di sensazioni».”

”Nella sua concezione, ogni punto di vista appariva come il risultato di una lunga storia e di una lunga catena di esperienze: a nessun giudizio poteva essere dato un valore permanente, essendo utile e significativo solo in relazione a un determinato obiettivo.

“La scelta antimetafisica conduceva Mach alla critica del concetto di causa in quanto non ben fondato sull’esperienza. Tale concetto filosofico veniva sostituito dal concetto matematico di funzione: piuttosto che relazioni di causa ed effetto, egli ipotizzava relazioni o mutue dipendenze tra i fenomeni, che potevano essere espresse in forma matematica. Anche i concetti base della scienza quali spazio, tempo e materia apparivano come «specie particolari di sensazioni» fra loro interconnesse. Queste esperienze suggerivano l’intrinseca irreversibilità del tempo, e l’interpretazione della materia come «un complesso relativamente stabile di elementi sensoriali». Lontano da ogni rozzo empirismo, Mach sottolineava che il mondo non poteva comunque ridursi a «una semplice somma di sensazioni« ma piuttosto a «relazioni funzionali di elementi»

Nel 1872 Mach si concentra sul principio di conservazione dell’energia e la sua posizione è simile a quella di Rankine (filosofo naturalista scozzese) il quale aveva esteso il concetto di lavoro meccanico  a trasformazioni non meccaniche: termiche, elettriche e chimiche. 

Mach sottolineava l’impossibilità di isolare un sistema fisico, per esempio è impossibile valutare l’evoluzione dell’universo nella sua totalità perché manca un punto di vista esterno.

”Mach rimarcava che anche le leggi fisiche o i principi ritenuti più ovvi o fondamentali avevano richiesto lo sforzo congiunto di molte menti nel corso del tempo: una profonda comprensione di quei fondamenti richiedeva quindi una paziente analisi storica e concettuale. Egli insisteva sull’intrinseca storicità del sapere scientifico, e sulla necessità di un viaggio a ritroso verso le basi del sapere, alla ricerca delle sue radici materiali e antropologiche.” (P.9)

L’esperimento mentale del secchio.

 

“Secondo Mach, il movimento di un corpo poteva essere definito solo in relazione ad altri corpi scelti come sistemi di riferimento. Inoltre, non era dato sapere fino a che punto un sistema di corpi potesse influenzare dinamicamente il movimento del corpo considerato. In altre parole un sistema di riferimento non era un puro ente geometrico ma un oggetto materiale che interagiva dinamicamente con il corpo considerato“ (p.11)

In riferimento alle forze gravitazionali Mach formula quello che sarà chiamato da Einstein “Principio di Mach”, ossia “tutte le nostre conoscenze fisiche si fondano sulle interazioni tra le masse dell’universo: è da questa interazione che derivavano «insieme i moti accelerati e i moti inerziali».(p.12)

L’esperimento del secchio appeso era stato usato da Newton per dimostrare che lo spazio è assoluto. È il moto circolare  che produce la concavità dell’acqua nel secchio: all’inizio l’acqua è ferma mentre il secchio ruota attorno a se stesso, ma poi il moto si comunica all’acqua e quando si ferma il secchio l’acqua continua a girare. Supponiamo che l’universo ruoti attorno al secchio, nulla turberebbe l’acqua nel secchio che rimarrebbe nello stato di quiete.

Secondo Mach, Invece, vi sarebbe un’influenza dell’universo sull’acqua nel secchio perché “l’inerzia non è semplicemente la tendenza di un corpo a rimanere nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme, bensì la misura dell’interazione gravitazionale del corpo con tutti gli altri oggetti dell’universo! Conclusioni: Non abbiamo a disposizione due universi, uno con la terra in quiete e un altro con la terra in moto rotatorio, ne abbiamo uno solo, con i suoi moti relativi, i soli che siano misurabili. Non possiamo dire come sarebbero le cose se la terra non girasse, ma solo interpretare in modi diversi l’unico caso che ci è dato. Le leggi della Dinamica possono essere formulate anche in sistemi di riferimento non inerziali e l’esperimento del vaso pieno d’acqua sottoposto a moto rotatorio ci insegna solo che la rotazione relativa dell’acqua rispetto alle pareti del vaso non produce forze centrifughe percettibili, ma che tali forze sono prodotte dal moto rotatorio relativo alla massa della terra e agli altri corpi celesti.” (Newton Spazio e Tempo Assoluti)

Conoscenza ed errore 

“In pieno accordo con Duhem, egli sottolineava la necessità di una chiara separazione tra scienza e metafisica, e l’utilità di una ricerca storica («die historisch-genetische Darstellung der Theorien») che facesse luce sui fondamenti della scienza.”

“Mach si chiedeva se l’umanità sarebbe riuscita a contrastare lo sfruttamento e la consunzione del pianeta Terra”(p.13)

Gli esseri umani dovevano considerare se stessi come «una parte del mondo, presa nel fiume del mondo«, come esseri «sufficientemente affini alle altre parti del mondo« da poter realizzare una conoscenza reale, autentica, progressiva (Mach 1982, p. 456). (P.14)

Le critiche di Plank a Mach sono nette. Plank considerava la scienza come un sapere purificato dagli elementi contingenti della sensibilità e dell’esperienza individuale che erano invece fondamentali per Mach. Mach rispose che i fondamenti restavano congetturali e provvisori, da sottoporre costantemente a revisione. Il realismo di Plank si contrapponeva al naturalismo di Mach.

Il Principio di Mach dice che l’inerzia dei corpi ha una relazione con le interazioni gravitazionali, universali, tra i corpi. (P.17) 

Nel 1917 Einstein si accorse che poteva esistere inerzia anche in assenza di materia.

Einstein nel 1916 riteneva che un universo privo di corpi non lasciava uno spazio vuoto ma il nulla. Nel 1930 considerava lo spazio come l’unica realtà residua dopo l’eliminazione di etere, tempo, campi e particelle. Nel 1920 Einstein considerava gli effetti inerziali direttamente collegati con la natura dello spazio, uno spazio dotato di proprietà fisiche (quindi etere) (p.18)

“Nell’opera di Mach riemerge continuamente, con forza, l’ancoraggio delle idee scientifiche e filosofiche all’esperienza comune degli esseri umani. La prassi scientifica è il prodotto di una evoluzione che mantiene salde radici nelle più arcaiche esperienze e rappresentazioni della specie umana. La continuità tra evoluzione biologica ed evoluzione culturale ci dice che non è compito della mente umana rispecchiare la realtà, dato che la mente è una componente della realtà, e contribuisce a costruirla e  trasformarla.” (P.18)

Secondo l’autore di questo saggio Mach non fu positivista e neppure neopositivista (sebbene il circolo di vienna si costituì con la denominazione Ernst Mach Verein.) “se non altro perché egli aveva un obiettivo critico e riformatore relativamente alla effettiva prassi scientifica e alle sue narrazioni” 

Secondo Mach la conoscenza resta intrinsecamente parziale e provvisoria (p.19)