大致背景

馬赫對物理學基礎的思考給他帶來了世界級聲譽，甚至超過他的實驗。正如卡爾·波普爾后來寫道：“很少有人對20世紀的思想影響能與馬赫相提并論。他影響了物理學、生理學、心理學、科學哲學和純哲學。他影響了愛因斯坦、玻爾、海森伯、威廉·詹姆斯、羅素，這還只是很小的一部分?！?span id="br0k5jv" class="math-super">[10]

有許多科學家進行哲學思考，也有不少哲學家試圖從事科學研究。但馬赫是個例外。他開創了一門新學科：科學哲學?？茖W本身成了研究對象。時機已經成熟，科學已不再是少數孤立的思想家和遠見卓識者的愛好。在19世紀，通過幾代人的努力，科學已經成為全球性事業，并被普遍認為是推動工業革命的發動機。這個問題不能再等了：既然人類的進步是以科學為基礎，那么科學本身又是以什么為基礎呢？

理解知識的基礎一直是哲學的主要任務之一。我們怎么知道那邊有棵樹？或者說拿破侖曾經活過？或者狗能感覺到疼痛？馬赫抓住了一個更實際的，不容回避的問題：科學知識的基礎，不斷增長的，努力進步的知識，屬于所有人的，影響每個人的知識。他在3本書中論述了這些問題：《力學的科學》（1883年）、《熱原理》（1896年）和《物理光學原理》（1921年去世后發表）。

力、熱和熵等物理概念的真正含義是什么？什么是物質？我們如何測量加速度？馬赫自底向上處理這些問題，從最簡單的觀察開始，然后對歷史根源進行批判性分析。他從一開始就意識到科學哲學與科學史之間的緊密聯系。

《力學的科學》在第一段開宗明義：“本書不是關于力學原理應用的論述。其目的是澄清思想，揭示概念的真正意義，消除形而上學的晦澀。”[11]然后馬赫繼續：“力學概念的要點和核心，在幾乎每一種情況下，都是通過研究非常簡單的機械過程的特殊例子發展起來的。對這些例子最初的理解方式進行歷史分析，永遠是揭示這一核心的最有效和最自然的手段。我們甚至可以認為，這是徹底理解力學的普遍結論的唯一途徑?！?span id="zekmee1" class="math-super">[12]

當時和現在一樣，教科書的目標是盡可能快地引導學生達到最先進的水平。但是，對這些工具-概念和方法-進行批判性分析，有助于了解它們是如何演變的。因此，馬赫是以歷史方法研究物理學。另一方面，與傳統哲學家相比，他對哲學史興趣不大。現代已經到來。最好從頭開始，從基礎開始。

馬赫以心理學家式的敏銳分析了“物理力”等概念。盡管人人都熟悉這個概念，但經過了很長時間的演變才以科學清晰的方式呈現：“讓我們把注意力轉向力的概念……力是一種導致運動的條件……我們最熟悉的引起運動的條件是我們自己的意志行為，是神經脈沖的結果。在我們自發的運動中，我們總是感覺到一種推力或拉力。從這個簡單的事實中，我們養成了一種習慣，就是把所有引起運動的條件都想象成類似于意志的行為，也就是推或拉。”[13]

物理學家認為廣闊的宇宙充滿了各種各樣的力，這個概念是通過漫長而艱苦的智力過程得出的。把這個概念建立在幼兒時期第一次體驗到的親密身體感受上，似乎有些奇怪。但是我們還能做什么呢？“每當我們試圖把這個[力的]概念貶低為主觀的、泛靈論和不科學，我們總是失敗。顯然，為此對我們自己的自然思想橫加干涉，并故意抑制我們的思想，對我們沒有好處。”

通過這種方式，馬赫將物理概念還原為直接體驗到的感覺或感官印象，如推和拉。因此，他的興趣使他不可避免地走向了生理學。在這個領域，他也發現了“金礦”。例如，他精確定位了平衡感來自內耳，從而將亞里士多德著名的五感增加為六感。大約在同一時期，約瑟夫·布魯爾（1842-1925）也發現了這一點。他是一位維也納醫生，后來與弗洛伊德一起，為創立精神分析學做出了貢獻。后來，羅伯特·布雷尼（1876-1936）擴展了布魯爾和馬赫的發現，并獲得了諾貝爾醫學獎，這是維也納獲得的第一個諾貝爾獎。為什么維也納是研究眩暈的沃土？也許是因為當時流行華爾茲？