馬赫_馬赫:奧地利物理學家、哲學家-中文百科頻道

物理學家

恩斯特·馬赫（Ernst Mach,1838-1916），奧地利物理學家、哲學家。

經驗批判主義的創始人之一；馬赫數、馬赫帶也是其研究成果。1838年2月18日生于奇爾利茨。父親是家庭教師。童年時代在大自然的魅力下善于用聽覺、觸覺觀察事物的因果關系，初中時，他對教會學校的課程不感興趣而被視為不适宜研究學問、成績不佳的孩子。父親的藏書成了他自學的寶庫。

在維也納大學學習數學、物理學和哲學，1860年畢業，并獲博士學位。1864～1867年在格拉茨大學先後任數學教授和實驗物理學教授，1867～1895年在布拉格大學任實驗物理學教授，兩度被選為校長。1901年退休，但仍在家繼續從事科學着述。1916年2月19日在德國特斯特騰逝世。

馬赫一生主要緻力于實驗物理學和哲學的研究。發表過100多篇關于力學、聲學和光學的研究論文和報告。他研究物體在氣體中高速運動時，發現了激波。确定了以物速與聲速的比值（即馬赫數）為标準，來描述物體的超聲速運動。馬赫效應、馬赫波、馬赫角等這些以馬赫命名的術語，在空氣動力學中廣泛使用，這是馬赫在力學上的曆史性貢獻。他首先用儀器演示聲學多普勒效應，提出過n維原子理論等。

馬赫是一位具有批判精神的理論物理學家。他通過對科學的曆史考察和科學方法論的分析，寫過幾本富有濃厚認識論色彩和曆了史觀點的着作，其中以1883年《力學及其發展的批判曆史概論》（簡稱《力學史評》）這部着作影響最大，對物理學的發展産生了深刻的影響。

他在書中對牛頓的絕對時間、絕對空間的批判以及對慣性的理解，對愛因斯坦建立廣義相對論起過積極的作用，成為後者寫出引力場方程的依據。後來愛因斯坦把他的這一思想稱為馬赫原理。馬赫的科學認識論曾在自然科學家中産生過強烈的反響，受其影響的科學家最著名的是愛因斯坦和布裡奇曼以及量子力學哥本哈根學派的一些物理學家。

馬赫還寫過再版20次使用40年的《大學生物理學教程》（1891）和《中學生低年級自然科學課本》（1886），是有名的物理學教育家。

馬赫在哲學上是唯心主義的邏輯實證論者。他否認氣體動理論和原子、分子的真實牲。對此，玻耳茲曼有過尖銳的批評。列甯在《唯物主義與經驗批判主義》一書中，也批判了馬赫的唯心主義觀點。

數與音速

音速

「音速」即聲音在介質中傳播之速度。音波可以在固體、液體或是氣體介質中傳播，介質密度愈大，則音速愈快。在空氣中，音速又會依空氣之狀态（如溼度、溫度、密度）不同而有不同數值。如攝氏零度之海平面音速約為1193km/hr；一萬公尺高空之音速約為1062km/hr。

當航空器速度接近音速時，将會逐漸追上自己發出的聲波。聲波疊合累積的結果，會造成震波的産生，進而對飛行器的加速産生障礙。這種因為音速造成提升速度的障礙稱為「音障」。

突破音障進入超音速後，從航空器最前端起會産生一股圓錐形「音錐」，在旁觀者聽來這股震波有如爆炸一般，故稱為「音爆（SonicBoom）」。強烈的音爆不僅會對地面建築物産生損害，對于飛行器本身伸出沖擊面之外部分也會産生破壞。ＶＦ的三種型态中，Battroid與Gerwalk在運用上沒有超越音速之需要，而且在外型容易造成阻力，故最高速度在音速以内。

馬赫數

「馬赫數（MachNumber）」以奧地利物理學家馬赫（1836-1916）為名，定義為物體速度與音速之比值，即音速之倍數。其中又有細分多種馬赫數，如飛行器在空中飛行使用的飛行馬赫數、氣流速度之氣流馬赫數、複雜流場中某點流速之局部馬赫數等等。

由于馬赫數是速度與音速之比值，而音速在不同高度、溫度等狀态下又有不同數值，因此無法将「M2.8」之數值換算為km/hr或mph等單位，馬赫數也無法作為速度單位來使用。馬赫數最大的作用，是用來區隔現在速度為未達音速0.8倍之次音速、音速0.8~1.2倍上下之穿音速、音速1.2~5倍之超音速、超過音速五倍以上之高超音速。

機體性能－飛行

在機械設定中有關各ＶＦ飛行性能部分，包含對流層至平流層底之一般飛行速度，以及平流層頂至中氣層以上之高高度飛行速度。使用之馬赫數并不使用該高度狀态下之音速，而統一以海平面标準狀況下之音速作為對照标準做換算。至于機上之空速馬赫表則利用溫溼度等資料計算飛行環境之馬赫數。

海平面之音速為340m/sec=20.4km/min=1224km/hr。故以VF-17為例，其高高度最大速度為M21+，換算至海平面音速等于714M/sec，約為每秒700米以上。