恩斯特·马赫 Mach, Ernst (Paul Pojman)
首次发表于 2008 年 5 月 21 日；实质性修订于 2019 年 3 月 3 日
我对这个领域的频繁探索都源于一种深刻的信念，即科学的基础作为一个整体，尤其是物理学，都在等待着从生物学的角度，特别是从感觉的分析中得到更深入的阐明。【恩斯特·马赫，《感觉的分析》第一版前言】
恩斯特·马赫（1838 年 2 月 18 日-1916 年 2 月 19 日）对物理学、哲学和生理心理学做出了重大贡献。在物理学中，声速以他的名字命名，因为他是第一个系统研究超音速运动的人。他还对多普勒效应的理解做出了重要贡献。他对牛顿的绝对空间和时间观念的批判启发了年轻的爱因斯坦，爱因斯坦将马赫视为相对论理论的哲学先驱。他对旧物理学的系统怀疑态度对一代年轻的德国物理学家也同样重要。
在哲学上，他以对维也纳学派的影响而闻名（前身被命名为恩斯特·马赫学会），以及他著名的反形而上学态度（发展成为可验证性意义理论），以及他反对原子论的反现实主义立场，以及他对认识论的实证主义经验主义方法的普遍贡献。值得注意的是，目前有些这些影响正在重新审视，现在认为它们比过去假设的更脆弱和更复杂。他还是一位重要的科学史学家，并担任维也纳大学归纳科学哲学教授。虽然以前的哲学家曾评论过科学，许多科学家也影响了哲学，但马赫比其他任何人都架起了这个鸿沟；他是科学哲学的奠基人。
在心理学中，他研究了我们的感觉与外部刺激的关系。空间、时间、颜色、声音，曾经是物理学的领域，现在也被心理学家研究，并被认为不仅是物理外部世界的物质，也是我们内心体验的要素。在这方面，马赫深受古斯塔夫·费希纳的心理物理学启发。今天的心理学家将他视为格式塔心理学的创始人，也是神经抑制的发现者。重要的是，尽管在 20 世纪，他因对物理学和物理哲学的影响而为哲学家所熟知，但心理学是驱动他科学哲学的主要力量。
在他晚年（1901 年），马赫被任命为奥地利议会议员，他被视为一位改革者。他在左翼人士中的知识影响力如此之大，以至于列宁写了一本书《唯物主义与经验批判主义》，批评马赫的反唯物主义观点。
1. 概要
如果我们根据达尔文主义的刺激，将所有心理生活（包括科学）都看作是生物学的表现，并且如果我们将达尔文的竞争、发展和选择的概念应用于这个理论，那么对于这个问题的理论将奠定一个广泛的基础，并从新的角度阐明它。【《感觉的分析》，49-50】
马赫是一位自然主义者和唯一主义者，也是一位反物质主义者，反对机械主义。自然主义和物质主义之间的联系对马赫来说是重要的。自然主义在其最简单的意义上是指没有超越自然的教义，甚至没有有机的或心理的存在，进化因此通常是其中的一个关键组成部分。机械哲学的唯物主义是进一步认为这个自然界由物质运动组成，特别是心理现象可以归结为物质运动。尽管唯物主义可以像自然主义一样充分利用进化，但马赫的 19 世纪进化观点影响了他的反物质主义。而机械唯物主义将自然界视为一个有组织的台球系统，马赫的进化观点将自然界视为一个动态过程。
马赫是经验主义传统的一部分，但他也相信类似先验真理的东西。但这是一种生物化的先验：对于个体有机体来说，先验是后验的；先验不仅预先形成经验，而且先验本身也是从经验中形成的。它同时是康德认识论的矛盾和确认。康德用先验来解释知识如何可能，马赫则用新科学的知识来解释先验如何可能。人们认为哲学的又一个领域屈服于科学。
马赫的经验主义很复杂。它根植于知识是进化的产物的信念，我们的感官、思维和文化都有进化的历史。早期有机体对简单经验做出反应，世界的最初形象就是由简单经验构建的。这些构建成为先验，允许新的、更复杂的理解，以此类推。这个过程在发展中以某种意义上重复；个体发展始于简单感觉与祖先形成的先天能力的相互作用过程。由此产生更复杂的理解；这个过程继续进行。科学通过将我们的原始概念与新环境接触，从而引起心理适应，推动这一生物过程。自然界中的所有活动特征都统一在经验迫使记忆适应的原则下：早期生命对原始环境的适应与现代科学对新数据的适应统一在一起。尽管在这个意义上他是一位宽泛的经验主义者，但他拒绝了洛克的白板说，与更加经验主义的赫尔姆霍兹站在一起，而与天赋论者埃瓦尔德·赫林在他们著名的自然与养育辩论中站在一起。他绝不是一个传统的经验主义者。
恩斯特·马赫通常被认为是一位“实证主义者”。然而，这并没有告诉我们太多，因为实证主义实际上是一系列传统的集合，往往通过误解而不是实际的知识一致性相互联系。此外，这个词如今已经演变得与 19 世纪的起源相去甚远，以至于在理解 19 世纪的用法时几乎没有任何帮助。除了社会科学（在那里它仍然活跃），“实证主义”这个词似乎主要被后现代主义者、解构主义者和法兰克福学派用来代表启蒙传统中失败的那一支；它已经成为我们都知道是错误的“另一种观点”，而无需知道它是什么。孔德是一位实证主义者。马赫也是一位实证主义者，但马赫可能与胡塞尔更为相似，而与孔德肯定更为相似。
恩斯特·马赫在常规用法下并非唯象主义者，但这当然需要进一步调查。首先，无论他在多大程度上是唯象主义者，他都是一个“科学的”唯象主义者：他的思想并非源自哲学怀疑主义，而是通过应用心理学和进化理论的结果得出的。他提供了关于我们如何理解他臭名昭著的“元素”的线索——它们与费希纳和埃瓦尔德·赫林的思想有关。其次，他主张物理学应尽可能地描述经验的关系；在他的时代，这被称为“现象学物理学”。这显然是一种方法论建议，源于他认为物理学如何最好地应对生命科学所提出的挑战。第三，他写道，他的思想与阿韦纳里乌斯的思想相同，后者从物理主义的角度探讨了心理和物理之间的关系问题。尽管马赫无疑采用了感性主义的基础，但这个基础对马赫来说并不关键。他承认存在其他基础的可能性：
...许多读者在他们错误地认为我对宇宙的普遍观念时，遇到了一个绊脚石。首先，我必须说，不管我自己还是其他人多次抗议，将我的观点与伯克利的观点等同起来的人，无疑对我的立场没有正确的评价。这种误解部分原因可能是因为我的观点是从一个早期的唯心主义阶段发展而来的，这在我的语言中留下了一些痕迹，可能甚至现在还没有完全消除。因为，在我看来，从唯心主义的角度接近我的立场似乎是最容易和最自然的...我觉得非常幸运的是，阿文纳里乌斯在完全现实主义的基础上发展了相同的物理和心理关系的观念...[斜体为我所加；AS：361-2；另见 358]
实验心理学刚刚建立。恩斯特·马赫的要素，简单来说，就是心理物理学这一新兴领域的一个重要分支的变量。马赫是第一代生理心理学家中的一员，他们认为他们已经突破了将物理与心理分开的原始壁垒。他们认为他们通过科学的、唯一主义的统一解决了这个古老的问题。物理的特点是可以量化：它是科学的一部分。现在，Geist 的领域也正在采用在物理学中取得巨大成功的相同方法。在费希纳的开创性工作的推动下，他们测量了感觉，并发现外部刺激与内部反应之间的关系遵循数学定律。在进化理论的进一步发展推动下，他们的乐观情绪飙升，也许有点过高。正如科学乐观时期经常发生的那样，这些新的发现需要一种能够容纳它们的哲学。马赫不仅接受了这一挑战，而且作为一名物理学家，还将这一传统的结果应用于物理学的范畴中。
现代心理学家将马赫视为感知中神经网络思想的先驱者。他发现眼睛有自己的思维；我们感知的不是直接的刺激，而是刺激之间的关系。视觉系统通过将当前感觉不断适应先前感觉的过程来运作。我们并没有体验到“现实”，而是体验到我们的神经系统对新刺激适应的后果。此外，从进化的角度来看，感知的这种关联性是必要的。曾经被认为是大脑错误的东西，马赫表明是适应。他的论证非常出色，即使在今天的心理学教科书中也引用了他的贡献。此外，他在生理学方面的工作也影响了他的认识论。如果我们感知的不是事物本身，而是事物的对比，那么世界就是通过我们的神经系统适应新感觉的过程形成的生物构造。感知的再现主义理论，即外貌与现实之间存在直接对应关系的理论，变得站不住脚了。
马赫也被格式塔心理学家视为他们的先驱之一。格式塔理论的创始人克里斯蒂安·冯·埃伦费尔斯在他 1890 年的重要论文《关于格式塔质量》中回顾了马赫在《感觉分析》中的格式塔思想。这些思想是在他对马赫条纹的研究中产生的，他意识到心灵和感官积极地对感觉做出贡献。《感觉分析》中充满了这种类型的例子；它的核心关注点是理解我们的认知结构与经验之间的动态关系。我们的认知结构本身是通过先前的经验形成的，而我们当前的经验又被它所结构化。
2. 传记和早期发展
马赫于 1838 年 2 月 18 日出生在摩拉维亚。1840 年，他的家人搬到了下奥地利的 Untersiebenbrunn 农场。他在维也纳大学学习物理学，从 1855 年到 1861 年，继续担任讲师直到 1864 年。在格拉茨担任数学教授三年后，他获得了布拉格的一把椅子，一直待到 1895 年。接下来的六年里，马赫在维也纳担任归纳科学的历史和哲学教授。他在 1898 年中风后退休，于 1901 年去世，死于慕尼黑附近。
他将自己的哲学觉醒归功于在十五岁时阅读了父亲的康德《任何未来形而上学的前奏》一书：
这本书在当时给我留下了强烈而难以磨灭的印象，这是我在任何哲学阅读中后来都没有体验到的。大约两三年后，“物自体”所扮演的多余角色突然显现在我面前。在一个明亮的夏日，在户外，世界与我的自我突然出现在我面前，成为一个连贯的感觉整体，只是在自我中更加强烈连贯。尽管这个思想的实际推导直到后来才发生，但这一刻对我整个观点来说是决定性的。[AS：30 注]
恩斯特·马赫在摩拉维亚的奥地利中学就读，17 岁毕业后，于 1855 年进入维也纳大学学习数学和物理，并于 1860 年获得学位。毕业后，他留在维也纳担任私人讲师，通过直接由学生支付的讲座费用维持生计（这意味着他赚的钱很少）。
在维也纳的这些年里，马赫开始对生理学产生兴趣。约翰内斯·穆勒及其学生在 19 世纪 40 年代开始了一所新的生理学学派。最初以柏林为中心，随着 1848 年的政治改革，它以恩斯特·布吕克和卡尔·路德维希的名义来到了维也纳，后者是穆勒的学生。这个新学派的特点不仅仅是对生命力论的普遍怀疑（尽管穆勒仍然是某种形式的生命力论者），更重要的是对将物理化学方法应用于生物科学的重视。卡尔·路德维希、赫尔曼·冯·亥姆霍兹和恩斯特·黑克尔也是穆勒的学生。尽管他的学位是物理学，马赫以医学院的学生身份注册，修读了 22 个小时的生理学、化学和解剖学课程。1861 年，他为医学生开设了一门物理学课程，从中发展出了他的教科书《医学生物物理学概要》。他还发表了他的第一篇关于心理物理学的文章《通过眼睛的运动观察位置和角度的能力》，在这篇文章中，他研究了眼肌张力与形态感知之间的关系。这项工作还包含了马赫对费希纳的首次引用，费希纳的影响力很大，他的《心理物理学要素》于 1860 年出版。在接下来的几年里，他还教授了心理物理学课程和一门名为《力学和机械物理学原理的历史发展》的课程，这可能标志着他对科学史的兴趣的开始（尽管我们不知道讲座的实际内容）。马赫还受到亥姆霍兹的《音感理论》的影响。
恩斯特·马赫的第一个重要科学贡献是关于最近发现的“多普勒理论”。1841 年，克里斯蒂安·多普勒注意到声音在源物体向观察者靠近和远离时会改变频率。到 1845 年，他将这一现象推广到包括光在内的所有波动现象。两位著名的物理学家佩茨瓦尔和安格斯特伦对多普勒的理论提出了质疑。马赫设计了一个简单的装置，证明了多普勒效应是真实存在的，至少对于声音来说是如此。一个带有哨子的六英尺长的管子被安装在一个垂直平面上旋转。当听者站在旋转轴的平面上时，听不到音调的变化。但如果观察者站在旋转平面上，就能听到与旋转速度相对应的音调波动。将这项工作应用于光的多普勒效应仍然存在争议，但马赫被认为是最早意识到通过研究恒星的光谱来理解其运动的可能性之一 [参见 Blackmore 1972: 17–19; Swoboda 1974: 20–75]。
在这一时期，马赫受到约翰·赫尔巴特的极大影响，不仅通过赫尔巴特的著作，还通过维也纳的赫尔巴特派代言人弗朗茨·洛特和马赫的好友。在赫尔巴特那里，马赫找到了一种与他早期接受原子论相吻合的心理学和生理学的机械方法。随着他的兴趣转向生理学和心理学，机械模型仍然存在，但原子论变得不那么重要。最终，生理学的机械方法被进化方法取代，随着机械方法在这里失去地位，原子论也随之消失。这种趋势加深了马赫对心理物理学的研究，最终演变成了马赫成熟思想中的反机械主义哲学。马赫在后期著作中很少提到赫尔巴特；例如，在《感觉分析》中只有两处简短的提及，都是在反思他的思想发展的背景下。
1864 年，马赫在格拉茨获得了数学职位。这是他第一次有钱和自由进行自己的实验。1866 年，他将数学讲座换成了物理学讲座。在格拉茨期间，他与费希纳有过个人接触，并进行了关于马赫条纹的重要工作。在这项工作中，马赫首次运用了进化理论。马赫开始着手于后来成为《感觉分析》的工作，但显然受到费希纳的批评而感到沮丧。二十年后，他进一步发展了自己的思想后，才重新开始这项工作。也是在格拉茨，马赫首次接触到埃瓦尔德·赫林的思想，包括生理学和进化学。在马赫关于马赫条纹的第一篇文章中，他提到了赫林，而 1866 年，赫林在维也纳学院发表了他著名的《无意识记忆》演讲。1867 年，马赫作为物理学教授去了布拉格。他在布拉格待了二十八年，直到 1895 年才返回维也纳。正是在布拉格，他的成熟思想得到了发展。
恩斯特·马赫的名字当然与声速有关，其中马赫 1 表示在给定介质中的声速。由于声速随介质密度的变化而变化，马赫数不是绝对的量，而是相对的量。在 19 世纪 60 年代末，火炮和炮兵技术的发展使得弹丸的速度超过了声音的振动速度。随着两种效应的研究，人们逐渐意识到这一点——除了爆炸声之外，还有一种不同类型的伤口。正是后者引起了马赫的兴趣。1868 年，欧洲交战国签署了《圣彼得堡宣言》，禁止了一种新型的子弹，即在撞击时爆炸，从而造成“弹坑”式伤口。然而不久之后，类似的“弹坑”伤口再次出现。人们提出了各种关于其原因的理论，这促使马赫进行了调查。到 1885 年，马赫已经详细研究了超音速运动，并在此过程中发展了高速摄影技术。对于工程师来说，最重要的是马赫数是物体速度与给定介质中声速的比值；他的工作对现代空气动力学至关重要，通过这一工作，“马赫”这个词奇怪地进入了流行文化，成为剃须刀、音响系统、战斗机飞行员和高速燃料的象征。
恩斯特·马赫的早期智力发展在很大程度上是他那个时代科学的杰出发展的产物。在一个世代之前，只有一个真正成熟的科学物理学存在，但到了 19 世纪 60 年代初，心理学和生物学都已进入科学舞台。以前，基于科学的对现实的看法基本上是牛顿式的机械主义。达尔文和费希纳之后，心理学和进化论这两门新科学开辟了哲学和科学互动的新领域。一种新的科学观点的可能性被打开，这种观点基于这些新科学，并试图用发展取向取代牛顿式的范式。
3. 心理学和生命科学
3.1 古斯塔夫·费希纳
我对这些问题的自然倾向在二十五年前受到了费希纳的《心理物理学要素》的最强刺激... [AS: xxxvi]
对马赫最大的影响来自费希纳，这一点无法过分强调。费希纳的《心理物理学要素》于 1860 年出版，但马赫在此之前就已经了解其中的思想。费希纳的权威解释是迈克尔·海德尔伯格的《内在的自然》一书 [2004]。
费希纳通过发展一种“测量”心理的方法，创立了实验心理学。我们的感官有感知的阈值；也就是说，对于感官的任何刺激量，我们需要更多的刺激量才能注意到它。此外，随着基线感觉的增加，这个量呈对数增长。这对我们所有的感觉来说都是成立的，虽然存在一些复杂性和变化。重要的是，外部世界与内在世界之间、物理与心理之间存在着数学关系。因此，可以以中立的方式谈论现实的这两个方面（参见中立唯物主义）。费希纳用“要素”这个词来达到这个目的，而马赫的要素与之直接相关。将费希纳的方法论嵌入 19 世纪的进化论中，并将其应用于物理学的范畴，我们就得到了马赫的认识论。
3.2 马赫条纹
1865 年，马赫发表了一篇名为《论光刺激的空间分布对视网膜的影响》的文章，这是一系列关于现在被称为马赫条纹的卓越文章的第一篇。
沿着渐变的外边缘有细小的暗色条纹，沿着渐变的内边缘有细小的亮色条纹，这些都是视觉错觉。这种效应的原因是对比感知；我们在边界处过度处理，在恒定处处理不足。事实上，感官反应甚至可以停止对不变的刺激作出反应。马赫因发现我们的感官器官中的侧抑制而受到赞誉，这个观点是我们的感官在将信息发送到大脑之前进行预处理。
在这个时期之前，光学错觉被理解为仅仅是判断错误，大脑的怪癖。感官器官被视为与大脑直接连接的简单媒介。它们的唯一作用是将感觉传递给大脑，然后由大脑进行解释。马赫认为处理并不完全发生在大脑中。判断的怪癖不是由于大脑中的处理错误，而是感官本身的固有特征。
这个直接的意义是，它提供了一个强有力的论据，反对直接表象论的感知理论。现实与表象之间根本没有同构性。但是马赫进一步将其嵌入到他的进化费希纳框架中。
马赫认为，感知是通过感知刺激之间的关系来进行的。这个过程是所有生命的根源。驱动进化的过程也驱动着感知，甚至（我们很快将看到）驱动着科学。
由于每个视网膜点都可以说是感知自己与邻居的平均水平之上或之下，因此会产生一种特殊类型的感知。周围环境的平均水平附近的事物会被抹去，而高于或低于平均水平的事物会被过分突出。可以说视网膜进行了概括和夸张。这个过程的目的性意义本身是清楚的。它类似于抽象和概念的形成。[马赫 1868，引自 Ratliff 1965: 306]
那些恒定的东西受到的关注较少，而那些变化的东西必须被带入平衡状态。将对比带入平衡的过程是所有有机过程、进化过程、发展过程和知觉过程的基础。有机体是一个具有自我调节和平衡倾向的动态系统。当平衡被打破时，这可以发生在各个层面上，有机体会努力形成新的平衡。感官不是被动地被书写的东西，而是与环境相互作用的东西。生命不是机械的，而是目的论的。
这不是偶然的，因为我们能想象生命还能怎样？马赫要我们考虑以下问题：
让我们首先问一下，如果我们只能感知照明的差异而不是关系，我们将如何在视觉世界中找到方向。同一件事在相同的环境中，只要光强稍微改变，比如云遮住了太阳，就会立即变得无法辨认。如果我们仍然想找到方向，我们就必须习惯于保持相等的光强水平，例如闭上和睁开眼睛。实际上，如果这个心理物理定律的神不存在，有机体本身就必须设计它，而且如果达尔文的理论是正确的，它已经设计了它。在一定的限度内，感知光强的关系对有机体的存在是必要的。[马赫 1868 年，引自 Ratliff 1965: 300]
恩斯特·马赫声称，我们并不直接感知世界本身。如果我们这样做，我们将感知到混乱。因此，我们进化出了感知对比和感知关系的感官。感觉本身没有有机意义；只有感觉之间的关系才有意义。马赫认为，感知从来不是对直接刺激的感知。
3.3 格式塔尔理论
这一中心马赫洞察力，即感知始终是关系性的和构建的，是格式塔尔理论的起源。格式塔尔理论的开创性文章，克里斯蒂安·冯·埃伦费尔斯于 1890 年的《关于格式塔尔质量》开始，对这些思想进行了回顾，这些思想可以在马赫 1886 年的《感觉分析》中找到。感觉不仅仅是原始经验，而是经验与预先形成的认知结构的相互作用。例如，当我们听到一个熟悉的旋律时，无论以什么调子演奏，我们都能识别出来。它可以被哼唱、嗡嗡声或弹奏在吉他上。此外，即使一个或多个音符不正确，我们仍然能够识别出来。马赫问道：“什么构成了一段旋律？”似乎说实际的声音振动构成了旋律是不正确的，因为我们刚才看到许多不同的声音可以演奏相同的旋律。但另一方面，说一段旋律不是由其声音构成似乎在经验上是奇怪的。那么，实际的旋律存在于我们识别它的能力中。它是通过对一段或多段旋律的经验形成的，但它是对那种经验的理想化。值得注意的是，这种理想化捕捉到的不是实际的声音，而是声音之间的关系。因此，一段旋律可以以高音或低音演唱等，但只要关系保持不变，我们就能识别出它是同一段旋律。对马赫来说，这个过程是所有感知的基础。经验需要一个“先验”，但这个先验本身是通过经验形成的。这个过程也是进化过程的根源。
3.4 Haeckel, Hering and Evolutionary Theory
十九世纪的进化理论很复杂，因为在那些最明显地普遍接受进化的文化中，显然是受到达尔文 1859 年出版的《物种起源》的启发，进化的思想已经存在，并不一定接受达尔文的进化变化机制——自然选择。相反，在进化的框架内，通常提出更深层次的目的论性质的解释。马赫在 1860 年达到了智力成熟的年龄，正是这种进化思想的爆发开始的时候。与心理学和物理学不同，他对进化理论没有做出贡献；然而，他的整个体系都位于一个进化的框架内。这个框架不是他争论的，而是他从十九世纪德国知识文化中借鉴的形而上学（是的，形而上学）。在这方面，马赫的两个直接影响是赫林和黑克尔，或者至少我们可以借助他们的著作来理解马赫所参与的进化传统。
十九世纪进化理论的最大普及者当然是恩斯特·马赫。尽管他现在以他臭名昭著的格言“个体发生重述种系发生”而闻名，但他更大的项目是提出一种进化形而上学；特别是提供一个统一的解释我们现实的唯一账户。他的项目与马赫和黑林的项目有很大的重叠，旨在将心理学的发展嵌入到进化发展的理论中；进化不仅是物种的进化，也是心灵的进化。
在 19 世纪末的欧洲大陆，存在着一个与达尔文直接攻击的“方向”概念不同的概念。自然选择理论认为进化是一个没有指导因素或终点的无方向过程，而是依靠在特定环境中对自然混乱中产生的随机变异的选择。赫林、黑克尔和马赫是德国传统的一部分，他们认为自然中存在内在的目的论。赫林和马赫是无神论者，不相信灵魂，但仍然接受自然具有内在方向的观念。正如后面将会展示的那样，马赫对内在方向的观念一直延伸到他对科学目的的观点。
赫林是马赫的密友、政治盟友、学术伙伴，仅次于费希纳在总影响力上。赫林也是费希纳派的一员（他在费希纳的指导下学习），他与马赫一样拥有生物心理学取向和空间直觉的先天论理论。赫林以其在双眼视觉方面的研究以及与赫尔姆霍兹关于色觉的辩论而闻名，还因其在维也纳帝国科学院的演讲“记忆作为有组织物质的普遍功能”而知名。
3.5 单元论
这三个人也是唯一论运动的领导者。《唯一论》（1888 年创刊）是最古老的哲学期刊之一并非偶然。浏览其早期卷册可以发现，其中混合了对人类存在各个类别的科学应用。马赫经常为其投稿，并且是编辑保罗·卡鲁斯的好朋友，卡鲁斯还安排了马赫许多作品的英文翻译和出版。1906 年，成立了一个唯一论社团“Monistenbund”，旨在包括所有相信只有一个现实的人。哈克尔和奥斯特瓦尔德是积极的成员，并试图在 1912 年邀请马赫担任主席，但未成功。马赫回信说：
在其中的人中，有多少种不同的唯一论就有多少种。唯一论暂时是一个目标，我们都在努力追求，但几乎没有什么固定或足够的东西...在我看来...在拒绝考虑哲学问题（关于其本质的问题）的情况下，创立一种宗教派别似乎是可笑的。但就目前运动仅限于一个小圈子的知识分子而言，这并不是非常重要。但如果它扩大得更广泛，那么它可能会引发一种我绝对不同情的反宗教改革。[Blackmore 1972: 193–4]
4. 科学哲学
4.1 历史批判
恩斯特·马赫写了许多广为人知的科学史著作；从某种意义上说，它们是对科学的考古学，通过挖掘过去来批判性地阐明现在。马赫的历史也可以看作是德国 19 世纪思想的背景；黑格尔、大卫·斯特劳斯、尼采和马克思都为他们各自的社会哲学立场提供了历史框架。他们也认为自己的批判在新秩序的形成中起着至关重要的作用。也就是说，他们的作品都将自己置于历史的交汇处，他们的写作自觉地影响着他们预测的下一个阶段。当然，在马赫之前，达朗贝尔、赫歇尔、惠威尔和密尔都写过科学史，但只有马赫以上述意义上的批判性历史著称。马赫批判的有趣之处在于它实际上对科学产生了影响。力学科学在物理学史上值得一提。
4.2 科学的生物起源
恩斯特·马赫将科学置于一个连续体中，实际上与早期的人类活动以及早期的动物活动相连。最初只是简单的适应，使得本能反应能够对即时条件做出反应，逐渐演变为越来越复杂的反应能力。渐渐地，生命获得了记忆，从而意识到了比感官直接感知到的更广阔的时空关系。记忆随后超越了个体记忆，并成为了文化传播的一部分。科学是这一深层自然过程的直接产物：
低等动物生活在简单、恒定和有利的环境中，通过其固有的反射机制适应即时环境。这通常足以维持个体和物种的适当时期。只有当动物能够适应更广泛的空间和时间环境时，它才能承受更复杂和不稳定的条件。这需要对空间和时间的远见，首先通过更完善的感觉器官来满足，随着需求的增加，还需要在想象力的生活中发展。事实上，具有记忆的有机体在其心理视野中拥有比其感官能够触及的更广阔的空间和时间环境。它可以感知，似乎甚至可以看到直接可见的那些地区，看到猎物或敌人的接近，而在任何感官器官宣布之前。毫无疑问，保证原始人在动物同类中具有一定优势的只是他个体记忆的力量，这个记忆逐渐由祖先和部落传递的记忆加强。同样，文明的进步本质上是指更广阔的空间和时间范围进入人类注意力的范围。通过劳动分工、行业发展等方式，起初通过部分减轻，个体的生活集中在更小范围的事实上，并增强了力量，而整个社会的生活范围并没有减少。渐渐地，思考的活动本身可能成为一种职业。科学思维起源于大众思维，从最初的生命表现开始，完成了连续的生物发展系列...事实上，科学假设的形成只是本能和原始思维进一步发展的程度，它们之间的所有过渡都可以证明。[KE: 171]
在恩斯特·马赫经常提到的一篇文章中，他写道：“在这里，我只是希望根据进化论来考虑自然知识的增长。因为知识也是有机自然的产物。虽然思想本身并不完全像独立的有机个体那样行动，虽然应该避免激烈的比较，但如果达尔文的推理是正确的，进化和转变的总体印记在思想中也是显而易见的。”[PL: 218] 稍后，他又说：“因此，我们准备将自己和我们的每一个思想都视为普遍进化的产物和主体；通过这种方式，我们将坚定不移地、无阻碍地沿着未来为我们开辟的道路前进。”[PL: 233]
4.3 科学的生物目的
一旦将科学置于进化的背景下，马赫对进化的目的论观点（见第 3.4 节）对他的科学哲学变得重要。进化的发展过程孕育了我们所称之为科学的这种复杂人类活动，而现在科学本身也参与了进化的过程。就像眼睛进化得更好地帮助我们适应更多种类的地貌一样，科学也进化得更好地帮助我们适应世界：
科学显然是生物和文化发展的产物，作为其最多余的副产品。然而，今天我们几乎无法怀疑，科学已经发展成为在生物和文化上最有益的因素。科学已经接管了用更快、完全有意识和有方法的方式取代试探性和无意识适应的任务。【KE：361】
科学既是这个过程的结果（它有生物学根源），也是这个过程的一部分（它具有与其他进化过程连续的生物学功能）。叶子、心脏、大脑、眼睛和科学在某种程度上是连续的，因为它们起源于适应过程，并现在为生存和进一步适应的生物学功能服务。
人类受到自我保护的斗争所统治：他的整个活动都是为了这个目的，只有在更丰富的资源下，才能实现在较简单的生活条件下低等生物的反射所能完成的事情。每一个回忆、每一个想法、每一片知识的价值，最初只有在直接促进人类朝着指定方向发展时才有价值。【PH：336】
应该注意到，恩斯特·马赫并没有为科学的这种进化观点进行争论或提供证据；他似乎是从 19 世纪后半叶流传的思想中采纳了这种观点。尽管如此，对深层进化观的引用贯穿于他的著作中。例如：
科学的生物学任务是为完全发展的人类提供尽可能完美的定位手段。没有其他科学理想可以实现，任何其他理想都是毫无意义的。[AS: 37]
还有：
思想与事实的适应，因此，是所有科学研究的目标。在这方面，科学只是有意识地追求日常生活中不为人注意和自发发生的事物。[AS: 316]
这种进化的观点甚至在他对物理学的理解中起着关键作用。例如，在他与普朗克的著名交流中（见 5.3），马赫反复提到他的生物经济学知识理论作为对物理世界观的重要部分。
4.4 科学的经济性和统一性
我的认识论物理学著作和我对感官生理学的尝试都基于同一观点，即所有形而上学的元素都应被排除为多余的，并破坏科学的经济性。[AS：xxxviii]
自然经济的概念至少可以追溯到林奈，贯穿于 19 世纪的进化思想，并在马赫那里找到了另一个归宿。自然是一个有组织且节俭的系统。多余只存在于残余的意义上；一切都有其位置。对达尔文来说，自然经济在自然选择中有一个明确的解释，而自然的非经济方面，如残余器官，变得非常重要。生物学的逻辑开始占据主导地位：曾经是自然的观察特征，现在成为了必要的特征。即使表面上非经济的方面最终也是经济的。曾经需要解释的经济现象现在成为了解释的对象。自然现象变成了自然力量。正如马赫所典型的，广为接受的生物学原理成为了他认识论的不加批判的基石。
当然，经济的隐喻也被用于经济学。根据马赫在 1910 年的一篇论文《我科学理论的指导原则》中对他的思想发展的回忆，他在 1864 年首次通过与他的朋友 E.赫尔曼（一位政治经济学家）的讨论中理解科学为“经济”的。在同一段落中，马赫继续指出，他通过他的生物学背景对这个想法有了很好的准备，并且事实上两者结合形成了他的“生物经济知识理论”。[Mach 1910: 30–31]
科学的目的是尽可能地给出自然界的最经济描述，因为科学是为了提供概念，可以帮助我们更好地定位自己在世界中的位置，如果科学是不经济的，那么在这方面它是无用的。换句话说，马赫坚持经济原则必须成为接受或拒绝理论的指导原则的原因是，不经济的理论无法实现其生物学功能，正如我们之前所见，他坚持认为这是科学的（在描述意义上）功能。科学的生物学目的是改善或更好地适应记忆，以服务于有机体的发展：
科学经济的目标是尽可能提供一个完整的世界图景 - 连接的、统一的、平静的，不受新事件的实质性干扰：简而言之，是一个尽可能稳定的世界图景。科学越接近这个目标，就越能够控制实际生活的干扰，从而实现其最初发展的目的。[PH：336，添加斜体]
环境中的干扰会导致不适应；渐进的适应只有在参照稳定的事物时才有意义。科学必须经济，以便能够建立起我们定位的稳定基础，这导致了一个关键点：随着科学涵盖越来越多的世界，随着这些理论渗入我们的无意识记忆中，越来越多的世界成为我们现有的认知结构的一部分。也就是说，科学的作用是改善我们对世界的定位。
让我们深入探讨一下在《科学与力学》一书中发生的关于这些问题的讨论，该章节名为“科学的经济学”。这一部分出现在书的末尾，并以以下方式开始：“科学的目标是通过思考中的事实的再现和预测来替代或保存经验。记忆比经验更方便，并且经常起到同样的作用。”[SM: 577] 科学的经济作用是使我们能够在经验之前理解和应对自然；就像新生的小鸡一出生就知道该做什么一样，因为它积累了记忆（它不需要自己学习，因为学习已经由其祖先完成），所以我们现在从科学中学习如何预测世界。我们的记忆包含了越来越多的世界，从而使我们能够更好地定位。
经济的驱动力本身是一种生物本能，科学必须满足这一本能。从更大的意义上说，经济与早期讨论的生存或寻求更好定位的内在倾向密切相关。进化受到这些原则的指导；作为进化的产物，生命具有这些原则的倾向，而我们作为人类也将这些倾向固化在我们的内心——甚至到我们对自我存在的概念产生的程度；在《感觉的分析》中，自我被描述为“理想的心理经济统一体。”[AS: 22]
这种经济思想的一个重要应用是当两个以前分离的理论相互接触时。对于马赫来说，这是一个核心问题：他致力于统一心理学和物理学。在这里的问题是需要一个单一的定位视角的经济要求：“但是，任何一个想要将科学整合成一个整体的人，都必须寻找一个在科学的每个部门都能够坚持的概念。”[AS: 312] 当理论相互接触时，必须进行相互适应：“对于物理学家来说，认识论批判 [不是一个问题]。但是当涉及将两个相邻的部门联系起来时，每个部门都以其特殊的方式发展，这种联系不能通过狭窄的特殊部门的有限概念来实现。通过更一般的考虑，必须创造出适用于更广泛领域的概念。”[AS: 313] 在物理学和心理学中拥有一个理论是不经济的；思维要求将这两者结合起来。迄今为止，这种相互适应的尝试一直以失败告终，马赫希望他的思想能够促进这一点：
对于物理学家来说，“物体”的概念……[有助于] 真正促进观点，而不是引起混乱……然而，当物理学和心理学相遇时，一个领域中持有的观念在另一个领域中被证明是站不住脚的。从相互适应的尝试中产生了各种原子论和单子论的理论，然而，它们从未达到目标。如果我们将感觉，按照上面的定义（第 13 页），视为世界的元素，那么所涉及的问题似乎在所有重要方面都得到了解决，并且因此实现了第一个和最重要的适应。这种基本观点（并不自命不凡地成为永恒的哲学）目前可以在所有经验领域中坚持……[AS: 32]
物理和心理的固有非形而上的统一并非是人为制造的，相反，不统一才是人为的。因此，马赫关于科学统一的观念源于他对科学的生物经济模型的理解。
4.5 科学变革和进步的性质
最后，我们可以将马赫视为当今科学变革的主要认识论隐喻之一的先驱者。马赫提供了一个关于群体层面变革的选择论解释，其中包括对自然产生的变异进行选择，并通过遗传过程传递下去。与达尔文的进化论一样，科学变异本身并不是有目的的。强调自然变异的重要性，马赫对非科学信仰具有费耶阿本德式的宽容——熟悉的观点是宁可容忍一些错误，也不愿冒险失去可能在以后产生成果的变异。作为对变异重要性的指示，他的各种著作中有几章几乎完全致力于这个主题。变异不是我们有意识地产生的，而是偶然发生的事情。
心灵本身无法自主产生新的思想，也就是说，它无法引导创造力。因此，变异并非有目的的，而科学依赖于幻想、机遇、运气等来产生思想。一旦产生，科学家会选择那些最符合事实的思想。马赫还对推理（归纳或演绎）是否能产生知识的争论发表了评论，认为推理本身不能产生知识，而只能对现有的变异进行操作：“因此，三段论和归纳并不创造新的知识，而只是确保我们各种洞见之间没有矛盾，并清楚地显示出它们如何相互联系，并引导我们的注意力到某个特定洞见的不同方面，教会我们以不同的形式来认识它。显然，真正使研究者获得知识的源泉必须在其他地方。”[KE: 231]
尽管心灵无法引导思想的创造，但它可以引导对思想的选择。选择发生在科学家从可用的变异中选择最符合数据和其他现有思想的理论时。值得注意的是，马赫谈到了对变革的抵抗倾向既是科学所必需又是问题所在。马赫不仅是格式塔心理学的创始人之一，还将其核心概念应用于科学过程。他将历史与科学阐明结合在一起，预见了库恩关于科学变革和进步理性的观点。
5. 物理学
正如早期的恩斯特·马赫受到心理学和生物学革命的影响一样，成熟的马赫深度参与了物理学的革命，尽管他对新物理学的批评与对旧物理学的批评一样多。普朗克和爱因斯坦都向这个人致敬，他创造了一种批判的文化，他们在这种文化中发展了自己的思想。他们也开始批评他们认为他顽固拒绝接受他们的新思想。
对于 20 世纪的哲学来说，马赫最为人所知的是他对逻辑实证主义产生了影响，他是一位影响爱因斯坦的物理学哲学家，也是一位否认原子实在性的经验主义者。这些都不是错误的，但将马赫仅仅理解为物理学的局限是一个巨大的错误。马赫对物理学及其哲学的影响是巨大的；错误在于不理解马赫思想的根源，这个错误发生在 20 世纪早期，当一种新的实证主义/经验主义进入舞台时（这种实证主义/经验主义转向了生命科学，将其作为实证主义认识论的科学推动力，并专注于物理学和逻辑学基础的新发展）。本百科全书有几篇关于物理学的历史和哲学的条目（请参见下面的链接），详细介绍了马赫的思想、贡献和影响（特别是他对牛顿绝对空间和时间的著名批评，以及他与爱因斯坦的关系）。接下来是将他的思想放置在他更大的思想背景中的一种安排。
5.1 空间
恩斯特·马赫或许在关于空间的论述上写得比其他任何一个主题都多；《感觉的分析》主要讨论了空间（第 6 至 10 章几乎完全专注于此），《空间与几何学》也是如此。他的《力学科学》中包含了他对绝对空间的著名分析。马赫思想的起点是生理空间与几何空间的不同。生理空间的概念并非马赫首创；据称是由穆勒首先提出，之后由赫尔姆霍兹和赫林讨论过。生理空间是我们认知结构构建的空间。它不是我们有意识地创造出来的，而是无意识适应的产物，因此可能是先验真理的源泉。另一方面，几何空间是一种智力建构，"在很大程度上是通过有目的的经验获得的" [SG: 5]。虽然生理空间完全是心理的，几何空间则是对生理空间的抽象。两者都不是 "客观" 或 "绝对" 的空间。
而几何空间是无限的、无边界的和均匀的（至少在欧几里得形式中），生理空间是高度有界的、有限的和非均匀的。几何空间与我们的情感心理相分离，而生理空间与基本情绪交织在一起：在生理空间中，附近有只老虎会引发不同的情绪，而远处有只老虎则不会。同样，上下、左右不仅仅是抽象的方向，而且具有生理和心理意义。当物体在生理空间中移动时，它们的（表观）大小会发生变化（同样地，当我们移动时，生理空间中的物体大小也会发生变化）。而且，重要的是，生理空间在起源上并没有度量标准。生理空间的起源在于无意识的生物需求，而几何空间的起源在于生理空间和智力发展。
5.2 测量
这就引出了测量问题。通常情况下，当我们测量一个间隔时，我们相信我们确实在测量空间或时间。然而，测量依赖于比较。这对于马赫来说很重要：我们不测量“空间”，而是比较我们的空间感觉。所有的测量都需要使用一个标准，而且由于我们选择的任何标准与我们所测量的事物具有相同的性质，我们并没有真正测量到任何东西（如果我们指的是绝对测量）。
但我们不仅仅测量空间；我们需要一个物质的测量标准，而整个多样感觉系统也随之回归。只有直观的感知呈现才能导致物理方程的制定，而正是在这种呈现中，这些方程的解释就存在。因此，尽管这些方程只包含空间数值测量，但这些测量也仅仅是告诉我们从感觉元素系列的哪些成员中构建我们对世界的图像的排序原则。[AS：343]
当我们测量物体的空间尺寸时，我们是将其与一个约定俗成的标准进行比较。最终，所有的标准都必须根源于生理比较。马赫试图将物理学重新引入心理学。物理学基于测量，但测量最终是生理比较。根据马赫的观点，物理学永远无法摆脱其生物学起源。普朗克和爱因斯坦接受了马赫对旧物理学的批评，即它受到了那些源自无反思发展的概念的影响，但他们拒绝了马赫的主张，即物理学在心理学中陷入了困境，可以这么说。
5.3 反原子论
…认知过程的生物经济解释可以与当今物理学的解释完全和平共存，甚至友好共存。到目前为止，唯一真正出现的分歧点在于对原子实在性的信仰。在这一点上，普朗克几乎找不到足够贬低这种错误思维的词语……在以基督教的慈善精神劝告读者尊重对手之后，P.用众所周知的圣经词句将我称为“假先知”。看来物理学家们正在建立一座教堂，他们已经开始使用教堂的传统武器。对此，我简单地回答：“如果对原子实在性的信仰对你来说如此重要，我将与物理学家的思维方式切割，我不想成为一个真正的物理学家，我放弃所有科学的尊重——简而言之：我谢绝信徒的交流，我更喜欢思想的自由。” [“我的科学知识理论的指导原则及其在我同时代人中的接受。”37-38]
恩斯特·马赫对原子论的反对成为他最著名的遗产之一，马赫被视为对不可观测实体持反实在论立场的人。虽然在马赫的著作中确实可以找到反实在论的论证，但其根源并不在于哲学怀疑论，而是源于他对生物心理学视角下科学的看法。此外，他对原子的关注往往是针对当时各种竞争理论的具体问题。值得注意的是，原子论问题是当时的一个中心科学争议；当时提出了各种关于原子的理论以及各种替代理论。在他的《热力学理论原理》中，马赫将自己与现象学方法论对齐，这是一个暂时富有成果的研究计划，避免了提出理论因果实体的问题。马赫的实验研究并不在这个领域，但争论的焦点不仅仅是原子的实在性，还涉及对科学的理解。马赫对原子的态度是他对科学观的一个产物。
他与玻尔兹曼，即气体动力学理论的提出者，卷入了一场长期争议。玻尔兹曼和马赫最终达成了一致：如果原子论是富有成果的，就应该使用它，但对于这个在很大程度上仍未得到证实的理论，他们采取了一种今天可能被视为反形而上学的立场。普遍认为，直到 1905 年爱因斯坦对布朗运动的研究，分子动力学理论才得到了充分的验证。
马赫关于原子论的观点在与普朗克的交流中得到了最清晰的阐述。1909 年，普朗克写了一篇名为《物理世界图景的统一》的文章，对马赫的哲学进行了严厉批评。马赫在 1910 年以《我科学认识理论的指导原则及其在我同时代人中的接受》一文进行了回应。普朗克在 1910 年以《关于马赫的物理认识理论：一篇回应》作出了回应。
争议的焦点是如何使科学摆脱人的主观性，并实现统一的科学。普朗克 [1909] 认为，虽然我们曾根据感觉定义热量，但对热量的研究已经超越了这一点，现在属于电动力学和动力学理论的范畴；同样，音调和颜色现在被理解为频率或波长。尽管物理学起源于对感觉印象的分析，但其当前的成功是由于消除了这些拟人元素。普朗克提出了一种与马赫声称科学是依赖于人类的观点相反的人类独立科学的愿景。
普朗克认为，物理学可以通过基于心理独立的普遍常数来摆脱心理依赖性：“在自由以太中的热辐射定律中出现的常数，就像重力的常数一样，具有普遍的特征，不涉及任何特殊物质或特殊物体的参考”[1909]。它们在某种程度上是与人类无关的，而像厘米这样的单位则不是。这些常数可以用于“建立长度、时间、体积和温度的单位，这些单位必须在所有时间和所有文化中保持其意义，甚至在地外和超人类的文化中”[1909]。
马赫的回应是他最后的立场声明之一：
我毫不怀疑，如果宇宙中的某个像我们一样有组织的生物能够进行观察……它会感知到一个与我们所描述的宇宙类似的运作方式……至于原子的实际存在：我毫不怀疑，如果原子理论与感官所给出的现实相符，由此得出的结论也将与事实有某种关系——尽管这种关系仍不清楚。在反射光中，第一个暗环距离玻璃的距离相当于牛顿的“光斑”周期的一半，但相当于杨和菲涅尔的“波长”的四分之一。同样，原子理论的发现也可以经历各种方便的重新解释，即使我们并不急于将它们视为现实。【恩斯特·马赫 1910 年：36-37】
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Bibliography of Ernst Mach’s Publications from 1860 until 1916, by Peter Mahr, University of Vienna. .
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