Ernst Mach

Físico y educador universitario austriaco (1838-1916)

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Ernst Mach
Nació	Ernst Waldfried Josef Wenzel Mach 18 de febrero de 1838 Brno , Moravia , Imperio austríaco (actual República Checa)
Murió	19 de febrero de 1916 (19 de febrero de 1916)(78 años) Munich , Imperio Alemán
Educación	Universidad de Viena (PhD, 1860; Dr. Phil. Hab, 1861)
Conocido por	Número de Mach principio de Mach Las ondas de choque ondas de Mach Mach efectos de reflexión Mach banda crítica de Newton 's argumento balde [1] diamantes Mach empiriocriticismo relacionismo
Carrera científica
Los campos	Físico
Instituciones	Universidad de Graz Universidad Charles-Ferdinand (Praga) Universidad de Viena
Tesis	Über elektrische Ladungen und Induktion  (1860)
Asesor de doctorado	Andreas von Ettingshausen
Estudiantes de doctorado	Heinrich Gomperz Ottokar Tumlirz
Otros estudiantes notables	Andrija Mohorovičić
Influencias	Andreas von Ettingshausen [2] Gustav Fechner [3] Carl Ludwig [a]
Influenciado	Círculo de Viena Ludwig Boltzmann Albert Einstein Wolfgang Pauli William James Wilhelm Kienzl [4] Pierre Duhem [5] Henri Poincaré [6] Machismo ruso, incluido Alexander Bogdanov
Firma
Notas
Fue el padrino de Wolfgang Pauli . El interferómetro Mach-Zehnder lleva el nombre de su hijo Ludwig Mach , quien también era físico.

Ernst Waldfried Josef Wenzel Mach ( / m ɑː x / ; alemán: [ˈɛɐ̯nst ˈmax] ; 18 de febrero de 1838 - 19 de febrero de 1916) fue un físico y filósofo austríaco ^[7] ( nacido en Moravia ) , conocido por sus contribuciones a la física como la estudio de ondas de choque . La relación entre la velocidad de uno y la del sonido se denomina número de Mach en su honor. Como filósofo de la ciencia, fue una gran influencia en el positivismo lógico y el pragmatismo estadounidense . ^[8]A través de su crítica de Newton 'teorías de espacio y tiempo s, que prefiguró Einstein ' s teoría de la relatividad . ^[9]

Biografía

Ernst Waldfried Josef Wenzel Mach nació en Chrlice ( alemán : Chirlitz ), Moravia (entonces en el Imperio Austriaco , ahora parte de Brno en la República Checa ). Su padre, que se había graduado de la Universidad Charles-Ferdinand en Praga , actuó como tutor de la noble familia Brethon en Zlín, en el este de Moravia. Su abuelo, Wenzl Lanhaus, administrador de la finca Chirlitz, también fue maestro de obras de las calles allí. Sus actividades en ese campo influyeron más tarde en el trabajo teórico de Ernst Mach. Algunas fuentes dan el lugar de nacimiento de Mach como Tuřany ( alemán: Turas , ahora también parte de Brno), el sitio de la oficina de registro de Chirlitz. Fue allí donde Mach fue bautizado por Peregrin Weiss. Mach más tarde se convirtió en socialista y ateo , ^[10] pero su teoría y su vida a veces se compararon con el budismo . Heinrich Gomperz llamó a Mach el "Buda de la ciencia" debido a su enfoque fenomenalista del "Ego" en su Análisis de las sensaciones . ^{[11] [12]}

Hasta los 14 años, Mach fue educado en casa por sus padres. Luego ingresó en un Gymnasium en Kroměříž ( alemán : Kremsier ), donde estudió durante tres años. En 1855 se convirtió en estudiante de la Universidad de Viena . Allí estudió física y durante un semestre de fisiología médica, recibiendo su doctorado en física en 1860 con Andreas von Ettingshausen con una tesis titulada Über elektrische Ladungen und Induktion , y su habilitación al año siguiente. Su trabajo inicial se centró en el efecto Doppler en óptica y acústica.. En 1864, tomó un trabajo como profesor de matemáticas en la Universidad de Graz , después de haber rechazado el puesto de una cátedra de cirugía en la Universidad de Salzburgo para hacerlo, y en 1866 fue nombrado profesor de física. Durante ese período, Mach continuó su trabajo en psicofísica y en percepción sensorial. En 1867, tomó la cátedra de física experimental en la Universidad Charles-Ferdinand, donde permaneció durante 28 años antes de regresar a Viena.

La principal contribución de Mach a la física involucró su descripción y fotografías de ondas de choque de chispas y luego ondas de choque balísticas. Describió cómo cuando una bala o un proyectil se movían más rápido que la velocidad del sonido, creaban una compresión de aire frente a ellos. Usando fotografía schlieren , él y su hijo Ludwig fotografiaron las sombras de las ondas de choque invisibles. A principios de la década de 1890, Ludwig inventó un interferómetro que permitía fotografías mucho más claras. Pero Mach también hizo muchas contribuciones a la psicología y la fisiología, incluida su anticipación de los fenómenos gestálticos , su descubrimiento del efecto oblicuo y de las bandas de Mach , un tipo de ilusión visual influenciada por la inhibición, y especialmente su descubrimiento de unaFunción no acústica del oído interno que ayuda a controlar el equilibrio humano.

Una de las ideas de Mach más conocidas es el llamado " principio de Mach ", relativo al origen físico de la inercia. Esto nunca fue escrito por Mach, pero se le dio una forma verbal gráfica, atribuida por Philipp Frank al propio Mach, como, "Cuando el metro se sacude, son las estrellas fijas las que te derriban".

Fotografía histórica de 1887 de Ernst Mach ( gráfico de sombras ) de una onda de choque de arco alrededor de una bala supersónica ^[13]

Mach también se hizo conocido por su filosofía, desarrollada en estrecha interacción con su ciencia. ^[b] Mach defendió un tipo de fenomenalismo que reconoce solo las sensaciones como reales. Esta posición parecía incompatible con la visión de los átomos y las moléculas como cosas externas e independientes de la mente. Después de una conferencia de 1897 de Ludwig Boltzmann en la Academia Imperial de Ciencias de Viena , declaró la famosa frase : "¡No creo que los átomos existan!" ^[14] Desde aproximadamente 1908 hasta 1911, Max Planck criticó la renuencia de Mach a reconocer la realidad de los átomos como incompatible con la física. La demostración de Einstein de 1905El hecho de que las fluctuaciones estadísticas de los átomos permitieran medir su existencia sin evidencia sensorial individualizada directa marcó un punto de inflexión en la aceptación de la teoría atómica . Algunas de las críticas de Mach a la posición de Newton sobre el espacio y el tiempo influyeron en Einstein, pero luego Einstein se dio cuenta de que Mach se oponía básicamente a la filosofía de Newton y concluyó que su crítica física no era sólida.

En 1898, Mach sobrevivió a un paro cardíaco, y en 1901 se retiró de la Universidad de Viena y fue nombrado miembro de la cámara alta del parlamento austríaco. Al salir de Viena en 1913, se trasladó a la casa de su hijo en Vaterstetten , cerca de Munich , donde continuó escribiendo y manteniendo correspondencia hasta su muerte en 1916, un día después de cumplir 78 años.

Física

La mayoría de los estudios iniciales de Mach en física experimental se concentraron en la interferencia , difracción , polarización y refracción de la luz en diferentes medios bajo influencias externas. A partir de ahí siguieron las exploraciones en mecánica de fluidos supersónicos . Mach y el físico-fotógrafo Peter Salcher presentaron su artículo sobre este tema ^[15] en 1887; describe correctamente los efectos de sonido observados durante el movimiento supersónico de un proyectil . Dedujeron y confirmaron experimentalmente la existencia de una onda de choque de forma cónica, con el proyectil en el vértice. ^[dieciséis]La relación entre la velocidad de un fluido y la velocidad local del sonido v _p / v _s ahora se denomina número de Mach . Es un parámetro crítico en la descripción del movimiento de fluidos a alta velocidad en aerodinámica e hidrodinámica . Mach también contribuyó a la cosmología con la hipótesis conocida como principio de Mach .

Filosofía de la Ciencia

Busto de Mach en el Rathauspark (City Hall Park) en Viena , Austria.

Empiriocriticismo

De 1895 a 1901, Mach ocupó una cátedra de nueva creación para "la historia y la filosofía de las ciencias inductivas" en la Universidad de Viena. ^[c] En sus estudios histórico-filosóficos, Mach desarrolló una filosofía fenomenalista de la ciencia que se volvió influyente en los siglos XIX y XX. Originalmente vio las leyes científicas como resúmenes de eventos experimentales, construidos con el propósito de hacer comprensibles los datos complejos, pero luego enfatizó las funciones matemáticas como una forma más útil de describir las apariencias sensoriales. Así, las leyes científicas, aunque algo idealizadas, tienen más que ver con la descripción de sensaciones que con la realidad tal como existe más allá de las sensaciones. ^[D]

El objetivo que se ha fijado ( la ciencia física ) es la expresión abstracta de hechos más simple y económica .

Cuando la mente humana, con sus poderes limitados, intenta reflejar en sí misma la rica vida del mundo, de la cual ella misma es sólo una pequeña parte, y que nunca puede esperar agotar, tiene todas las razones para proceder económicamente.

En realidad, la ley contiene siempre menos que el hecho mismo, porque no reproduce el hecho como un todo, sino sólo en ese aspecto que nos importa, el resto se omite intencionalmente o por necesidad.

Al separar mentalmente un cuerpo del entorno cambiante en el que se mueve, lo que realmente hacemos es extraer un grupo de sensaciones sobre las que se fijan nuestros pensamientos y que tiene una estabilidad relativamente mayor que las demás, del flujo de todas nuestras sensaciones. Supongamos que atribuyéramos a la naturaleza la propiedad de producir efectos similares en circunstancias similares; sólo estas circunstancias similares no deberíamos saber cómo encontrarlas. La naturaleza existe una sola vez. Nuestra imitación mental esquemática por sí sola produce eventos similares.

El positivismo de Mach también influyó en muchos marxistas rusos , como Alexander Bogdanov . ^[17] En 1908, Lenin escribió una obra filosófica, Materialismo y empiriocriticismo , ^[18] en la que criticaba el machismo y las opiniones de los " machistas rusos ". Sus principales críticas fueron que la filosofía de Mach condujo al solipsismo y a la absurda conclusión de que la naturaleza no existía antes de los humanos:

Si los cuerpos son "complejos de sensaciones", como dice Mach, o "combinaciones de sensaciones", como dijo Berkeley, se sigue inevitablemente que el mundo entero no es más que mi idea. Partiendo de tal premisa es imposible llegar a la existencia de otras personas además de uno mismo: es el más puro solipsismo. ... si [Mach] no admite que el "contenido sensible" es una realidad objetiva, existente independientemente de nosotros, sólo queda un yo "desnudo abstracto", un yo infaliblemente escrito con mayúscula y en cursiva, igual a " el piano loco, que imaginaba que era lo único que existía en este mundo ". Si el "contenido sensible" de nuestras sensaciones no es el mundo exterior, entonces no existe nada salvo este yo desnudo comprometido en vacías acrobacias "filosóficas".

-  Capítulo 1.1, "Sensaciones y complejos de sensaciones"

(Lenin también citó en esta obra el concepto del éter , como el medio a través del cual se propagan las ondas de luz, y el concepto del tiempo como un absoluto, conceptos que luego resultaron incorrectos). ^{[ Cita requerida ]}

Empiriocriticismo es el término para la filosofía rigurosamente positivista y radicalmente empirista establecida por el filósofo alemán Richard Avenarius y desarrollada por Mach, que afirma que todo lo que podemos conocer son nuestras sensaciones y que el conocimiento debe limitarse a la experiencia pura. ^[19]

De acuerdo con la filosofía empiriocrítica, Mach se opuso a Ludwig Boltzmann y otros que propusieron una teoría atómica de la física. Dado que no se pueden observar cosas tan pequeñas como átomos directamente, y dado que ningún modelo atómico en ese momento era consistente, la hipótesis atómica le parecía injustificada a Mach, y tal vez no lo suficientemente "económica". Mach tuvo una influencia directa en los filósofos del Círculo de Viena y en el positivismo lógico en general.

A Mach se le atribuyen una serie de principios que destilan su ideal de teorización física, lo que ahora se llama "física machista":

1. Debería basarse enteramente en fenómenos directamente observables (en consonancia con sus inclinaciones positivistas) ^[e]
2. Debería evitar por completo el espacio y el tiempo absolutos en favor del movimiento relativo ^[20]
3. Cualquier fenómeno que parezca atribuible al espacio y al tiempo absolutos (por ejemplo, la inercia y la fuerza centrífuga ) debe considerarse en cambio como emergente de la distribución de la materia en el universo. ^[21]

El último es señalado, particularmente por Einstein, como "el" principio de Mach . Einstein lo citó como uno de los tres principios subyacentes a la relatividad general . En 1930, escribió, "está justificado considerar a Mach como el precursor de la teoría general de la relatividad", ^[22] aunque Mach, antes de su muerte, aparentemente rechazó la teoría de Einstein. ^[f] Einstein era consciente de que sus teorías no cumplían con todos los principios de Mach, y ninguna teoría posterior tampoco lo ha hecho, a pesar de un esfuerzo considerable.

Constructivismo fenomenológico

Según Alexander Riegler, el trabajo de Mach fue un precursor de la perspectiva influyente conocida como constructivismo . ^{[23] El} constructivismo sostiene que todo conocimiento es construido en lugar de recibido por el alumno. Adoptó una posición fenomenológica excepcionalmente no dualista. El fundador del constructivismo radical, von Glasersfeld , hizo un guiño a Mach como aliado. ^{[ cita requerida ]}

Silla giratoria ideada por Mach para investigar la experiencia del movimiento

Fisiología

En 1873, independientemente el uno del otro, ^[24] Mach y el fisiólogo y médico Josef Breuer descubrieron cómo funciona el sentido del equilibrio (es decir, la percepción del desequilibrio de la cabeza), rastreando su manejo por la información que el cerebro recibe del movimiento de un cerebro. líquido en los canales semicirculares del oído interno . Que el sentido del equilibrio depende de los tres canales semicirculares fue descubierto en 1870 por el fisiólogo Friedrich Goltz., pero Goltz no descubrió cómo funciona el aparato sensor de equilibrio. Mach ideó una silla giratoria para probar sus teorías, y Floyd Ratliff ha sugerido que este experimento puede haber allanado el camino a la crítica de Mach de una concepción física del espacio y el movimiento absolutos. ^[25]

Psicología

El contraste exagerado entre los bordes de los tonos de gris ligeramente diferentes, aparece tan pronto como se tocan

En el área de la percepción sensorial, los psicólogos recuerdan a Mach por la ilusión óptica llamada bandas de Mach . El efecto exagera el contraste entre los bordes de los tonos de gris ligeramente diferentes tan pronto como se tocan, activando la detección de bordes en el sistema visual humano. ^[26]

Más claramente que nadie antes o después, Mach hizo la distinción entre lo que llamó espacios fisiológicos (específicamente visuales ) y geométricos . ^[27]

Las opiniones de Mach sobre las estructuras mediadoras inspiraron la posición fuertemente inductiva de BF Skinner , que fue paralela a la de Mach en el campo de la psicología. ^[28]

Epónimos

En homenaje se le dio su nombre a:

• Mach , un cráter lunar
• Bandas de Mach , una ilusión óptica
• 3949 Mach , un asteroide
• Número de Mach , la unidad de velocidad relativa a la velocidad del sonido.

Bibliografía

Obras principales de Mach en inglés:

• La ciencia de la mecánica . Traducido por McCormack, Thomas J. (4ª ed.). Chicago: The Open Court Publishing Co. 1919 [1883].
• "Photographische Fixirung der durch Proyectil in der Luft eingeleiteten Vorgänge" . Sitzungsber. Kaiserl. Akad. Wiss., Wien, Math.-Naturwiss. Cl. (en alemán). 95 (Abt. II): 764–780. 1887. Código Bibliográfico : 1887AnP ... 268..277M . doi : 10.1002 / yp.18872681008 .con Peter Slacher
• Williams, CW, ed. (1897). "El análisis de las sensaciones". Contribuciones al análisis de la sensación (1ª ed.). Chicago: empresa editorial Open Court.
• Conferencias científicas populares (1895); 3a edición revisada y ampliada (1898)
• "Espacio y geometría desde el punto de vista de la indagación física". Monist . 14 (1): 1–32. 1903. doi : 10.5840 / monist190314139 . ISSN  0026-9662 . con SJB Sugden
• Historia y raíz del principio de conservación de la energía (1911)
• Los principios de la óptica física s (1926)
• Conocimiento y error (1976)
• Principios de la teoría del calor (1986)
• Fundamentos de la teoría de la percepción del movimiento (2001)

Ver también

• Energía
• Disco de Mach
• Bandas de Mach
• Principio de Mach
• Reflexión Mach
• Interferómetro Mach-Zehnder
• Estímulo estereocinético
• Espacio visual

Referencias

Notas

1. Durante sus estudios, Mach asistió a conferencias impartidas por Ernst Wilhelm Brücke y Carl Ludwig sobre fisiología. Brücke y Ludwig fueronlos estudiantes de Johannes Peter Müller que crearon una nueva escuela de fisiología en la década de 1840 ( Pojman 2008 ).
2. Sobre esta interdependencia de la física, fisiología, historia y filosofía de la ciencia de Mach, ver Blackmore 1972 , Blackmore (ed.) 1992 y Hentschel 1985 contra los esfuerzos de Paul Feyerabend para desacoplar estos tres hilos.
3. Sobre la historiografía de Mach, cf., p. Ej., Hentschel 1988 sobre su impacto en Viena, véase Stadler et al. (1988) y Blackmore et al. (2001).
4. selecciones están tomadas de su ensayo The Economical Nature of Physical Inquiry , extraído por Kockelmans y ligeramente corregido por Blackmore. (cita a continuación).
5. Barbour , 2001 , p. 220 afirma: "En la visión machista, las propiedades del sistema se agotan por las masas de las partículas y sus separaciones, pero las separaciones son propiedades mutuas. Aparte de las masas, las partículas no tienen atributos que sean exclusivamente suyos. Ellos - en forma de triángulo - son una sola cosa. En la visión newtoniana, las partículas existen en el espacio y el tiempo absolutos. Estos elementos externos prestan a las partículas atributos - posición, momento, momento angular - negados en la visión machista. Tres cosas. El espacio y el tiempo absolutos son parte esencial del atomismo ".
6. El prefacio de los Principios de Óptica Física publicados póstumamenterechaza explícitamente los puntos de vista relativistas de Einstein, pero se ha argumentado que el texto no es auténtico ( Wolters 2012 , págs. 39-57).

Citas

1. Mach 1919 , pág. 227.
2. "Ernst Waldfried Josef Wenzel Mach" . whonamedit.com . Consultado el 19 de agosto de 2019 .
3. Mehra y Rechenberg 2001 , p. 47.
4. Blackmore 1972 , p. 44.
5. Blackmore 1972 , p. 196.
6. Heinzmann y Stump 2017 .
7. "Ernst Mach" . Encyclopædia Britannica . 2016 . Consultado el 6 de enero de 2016 .
8. Blackmore 1972 .
9. Sonnert 2005 , p. 221.
10. Cohen y Seeger 1975 , p. 158: Y Mach, por convicción personal, era socialista y ateo.
11. Baatz 1992 , págs. 183-199.
12. Blackmore 1972 , p. 293, Capítulo 18 - Mach y el budismo: Mach era lógicamente un budista e ilógicamente un creyente en la ciencia.
13. Anderson 1998 , p. 65, Capítulo 3.
14. Yourgrau 2005 .
15. Mach y Salcher 1887 , págs. 764–780.
16. Scott 2003 .
17. Steila, 2013 .
18. Lenin 1909 .
19. Bunnin y Yu , 2008 , p. 405.
20. Penrose , 2016 , p. 753: El principio de Mach afirma que la física debería definirse enteramente en términos de la relación de un cuerpo con otro, y que debería abandonarse la noción misma de un espacio de fondo.
21. Mach 1919 : [El] investigador debe sentir la necesidad de ... conocimiento de las conexiones inmediatas, digamos, de las masas del universo. Se cernirá ante él como una visión ideal de los principios de toda la materia, a partir de la cual los movimientos acelerados e inerciales resultarán de la misma manera.
22. País de 2005 , p. 283.
23. Riegler 2011 , págs. 235-255.
24. Hawkins y Schacht 2005 .
25. Ratliff 1975 .
26. Ratliff, 1965 .
27. Sugden y Mach 1903 .
28. Chiesa 1994 .

Fuentes

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• Yourgrau, Palle (2005). Un mundo sin tiempo: el legado olvidado de Gödel y Einstein . Allen Lane. ISBN 978-0-7139-9387-5.

Otras lecturas

• Erik C. Banks: Elementos del mundo de Ernst Mach. Un estudio de filosofía natural . Dordrecht: Kluwer (ahora Springer), 2013.
• John Blackmore y Klaus Hentschel (eds.): Ernst Mach als Außenseiter . Viena: Braumüller, 1985 (con correspondencia selecta).
• Blackmore, JT; Itagaki, R .; Tanaka, Satoru, eds. (2001). Viena 1895-1930 de Ernst Mach: o fenomenalismo como filosofía de la ciencia . Dordrecht: Springer. ISBN 978-0-7923-7122-9.
• John T. Blackmore, Ryoichi Itagaki y Setsuko Tanaka (eds.): La ciencia de Ernst Mach . Kanagawa: Prensa de la Universidad de Tokai, 2006.
• John T. Blackmore, Ryoichi Itagaki y Setsuko Tanaka: La influencia de Ernst Mach se difunde . Bethesda: Sentinel Open Press, 2009.
• John T. Blackmore, Ryoichi Itagaki y Setsuko Tanaka: Graz de Ernst Mach (1864–1867), donde se desarrolló mucha ciencia y filosofía . Bethesda: Sentinel Open Press, 2010.
• John T. Blackmore: La Praga 1867–1895 de Ernst Mach como una aventura humana , Bethesda: Sentinel Open Press, 2010.
• Everdell, William (1997). Los primeros modernos. Perfiles en los orígenes del pensamiento del siglo XX . Prensa de la Universidad de Chicago.
• Haller, Rudolf; Stadler, Friedrich, eds. (1988). Ernst Mach - Werk und Wirkung (en alemán). Viena: Hoelder-Pichler-Tempsky.
• Hentschel, Klaus (2013). "Ernst Mach" . En Hessenbruch, Arne (ed.). Guía del lector de historia de la ciencia . Londres: Routledge. ISBN 978-1-134-26301-1 - a través de Taylor y Francis.
• Hoffmann, D .; Laitko, H., eds. (1991). Ernst Mach - Studien und Dokumente (en alemán). Berlina.
• Kockelmans, Joseph J. (1968). Filosofía de la Ciencia. El trasfondo histórico . Nueva York: The Free Press.
• Prosser, V .; Folta, J., eds. (1991), Ernst Mach y el desarrollo de la física - Artículos de conferencia , Praga: Universitas Carolina Pragensis
• Thiele, Joachim (1978), Wissenschaftliche Kommunikation - Die Korrespondenz Ernst Machs (en alemán), Kastellaun: Hain (con correspondencia selecta).

enlaces externos

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Ernst Mach .

Wikiquote tiene citas relacionadas con: Ernst Mach

Wikisource tiene el texto del artículo de la Encyclopædia Britannica de 1911 " Mach, Ernst ".

Wikiquote tiene citas relacionadas con: La ciencia de la mecánica

• Bibliografía de Ernst Mach de todos sus artículos y libros de 1860 a 1916 , compilada por el profesor de Viena Dr. Peter Mahr en 2016
• Varios enlaces de Ernst Mach , compilados por Greg C Elvers
• Klaus Hentschel : Mach, Ernst, en: Neue Deutsche Biographie 15 (1987), págs. 605–609.
• Obras de Ernst Mach en Project Gutenberg
• Obras de Ernst Mach o sobre ellas en Internet Archive
• Obras de Ernst Mach en LibriVox (audiolibros de dominio público)
• Pojman, Paul . "Ernst Mach" . En Zalta, Edward N. (ed.). Enciclopedia de Filosofía de Stanford .
• Breve biografía y bibliografía en el Laboratorio Virtual del Instituto Max Planck de Historia de la Ciencia
• Ernst Mach: El análisis de las sensaciones (1897) [traducción de Beiträge zur Analyze der Empfindungen (1886)]
• Ernst Mach en el Proyecto de genealogía matemática
• "El positivismo crítico de Mach y Avenarius" : entrada en la Enciclopedia Británica Online