作者：[美]R.S.科恩 等编著
出版社：商务印书馆
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马赫：物理学家和哲学家试读：
前 言
1966年12月27日，美国科学促进会（AAAS）年会在华盛顿举行。会上召开了纪念恩斯特·马赫逝世50周年座谈会。马赫是一位极为关注哲学理论的物理学家。座谈会B部分的主题是“物理学”，L部分发起的联合主题为“科学哲学与科学史”和“科学社会史”。会议由促进会副主席、美国国家标准局主任艾伦·W.阿斯廷博士主持。沃尔特·赫奇博士代表奥地利大使恩斯特·伦贝格尔发表开场致辞。恩斯特·马赫的孙子恩斯特·A.莱德勒也出席了座谈会。
代表不同背景和持有不同观点的物理学家是座谈会的主要贡献者。他们主要以马赫工作的后续发展为基础，对其做出评价。不过，他们毫无例外地对恩斯特·马赫的工作和生平具有相同的兴趣。他们中的两位，奥托·布鲁和彼得·G.贝格曼，在布拉格大学获得理论物理学博士学位。卡尔·门格尔在维也纳大学获得数学博士学位（他是马赫著名的《力学及其发展的批判历史概论》最新版本[1960]的负责人，并为其拟定了新的介绍）。罗伯特·S.科恩和雷蒙德·J.西格在耶鲁大学获得理论物理学博士学位，并从那里开始分别对科学思想的发展和哲学基础产生了持续的兴趣。弗洛伊德·拉特利夫在美国布朗大学获得心理学博士学位，他是一位神经生理学家，最近（1965）刚刚完成一本权威著作——《马赫带：关于视网膜神经网络的定量研究》。座谈会唯一一位职业科学史家欧文·N.希伯特，在芝加哥大学获得博士学位，专业研究领域为19世纪以来的化学史。每位演讲人都做了30分钟的报告。这些文章是他们当时发言的扩充。文中部分重复内容未作删减。此外，文集还收录了德国弗莱堡恩斯特·马赫研究所所长沃尔夫冈·F.梅尔兹克奇，哈佛大学物理系杰拉尔德·J.霍尔顿，哥廷根大学理论物理研究所休伯特·戈纳的论文（座谈会对梅尔兹克奇博士发出了邀请，他因故未能出席。拉特利夫博士也因病未能出席）。读者可能会注意到，对马赫生平及著作的解读远远尚未完成。编者并不打算调和几位参会者所表达观点的差异性，或者甚至并不打算剔除重复评论，它们往往出于不同的观点。
一位编者（罗伯特·S.科恩）建议收录逝者理查德·冯·米塞斯在纪念马赫诞生一百周年活动中的演讲稿。稿件尽管已经发布，却未见英文版。科学统一研究所的资助使得这份文件的翻译得以实现。译文收录在附录里。鉴于马赫对维也纳学派的决定性影响，我们决定同时收录我们的朋友和老师——已故的菲利普·弗兰克的两篇纪念性演讲，一篇发表于马赫逝世之时，另一篇发表于马赫诞辰一百周年纪念日。为方便读者，附录还收录了马赫及与马赫有关的生平与著作资料，主要由奥托·布吕汇编。
波士顿科学哲学座谈会是受马赫综合概念分析、实证相关、批判性精确和人性化动机观念启发的团体和机构之一。通过维也纳学派的恩斯特·马赫学会，后来以波士顿和剑桥为第二故乡的科学统一研究所，和菲利普·弗兰克所接受的资助，波士顿座谈会与马赫联系在一起。因此，将这些对恩斯特·马赫的扩展研究编纂成册，收入《波士顿科学哲学研究》丛书出版，时机恰当，令人欣慰。
罗伯特·S.科恩（波士顿大学） 雷蒙德·J.西格（美国国家科学基金会）
恩斯特·马赫：作为教师和思想家的生活
奥托·布吕著 张改珍译一最近一次对恩斯特·马赫工作的纪念发生在1938年，马赫诞生100周年之际。当时，中欧艰难的政治局势使得此类事件不可能实现，起初命名为“恩斯特·马赫学派”，后来被叫作新实证主义维也纳学派的成员已经解散。1938年春，布拉格局势动荡，为庆祝马赫诞辰而筹备的演讲议程也不得不缩短。1966年春马赫逝世（1916年）50周年又为纪念马赫及其工作提供了一次契机。事实上，弗莱堡恩斯特·马赫研究所已经安排过一次关于马赫的国际会议，在这里，我们也将借助这次座谈会，努力在纪念马赫的人格和工作方面做出应有的贡献。
推迟28年有它特定的优势。在1938年，任何庆祝活动都有可能演变为党派事件，这对于持续纪念马赫来说可能弊大于利。同时，我们已经获得全方位赏析马赫工作的更好视角。今天，我们应该能够客观地讨论他的工作，甚至准备承认其缺点。我相信，我们的座谈会不代表任何特定的科学和哲学观点，也绝不是一个党派宣讲会。它应该有助于我们结识一位科学世界甚至对其所知甚少的科学家的工作。马赫的名字通过“马赫数”为人熟知，不过，大部分科学家只是模糊地、并不总是正确地将马赫同特定的科学成就和哲学观点联系起来。他作为科学史家的角色一直被承认和质疑。马赫作为老师的工作鲜为人知，却被视为理所当然。我在这次座谈会中的主要任务是展示马赫对之持续感兴趣的工作部分，并将之带入其总体研究和观点的语境中。我的论题是马赫的思想主要出于教学澄清的需要，后者促使他探究人类理解自身和世界的智能极限。
我将用几句话介绍马赫生活的外部环境。归功于弗洛伊德·拉特［1］利夫博士的最新著作《马赫带》，现在，（马赫的）英文版传记信息极易获得；来自海法（Haifa）的已故K.D.海勒博士也用现代德［2］语叙述了马赫的生平，其中收录了马赫著作的全面介绍。马赫1838年2月18日诞生于后来成为奥地利一部分，现在归属于捷克斯洛伐克的摩拉维亚省的图拉斯（布尔诺），来自该省的名人有阿莫斯·夸美纽斯、格雷戈尔·孟德尔和西格蒙德·弗洛伊德。恩斯特幼儿时，马赫一家搬到维也纳附近，并在农村度过了许多年，那里教育设施很差，马赫主要依靠父亲的薪水接受教育，他的父亲是一位高中老师，其野心是成为一位农夫。马赫1856年在维也纳开始大学学习，1860年完成学业。之后不久的1861年，他成为一名大学物理学讲师。他于1864年被任命为格拉茨大学数学与物理学教授，1876年成为布拉格大学物理学教授、物理学系系主任。马赫在布拉格生活了28年，作为老师、实验者、学者活跃在大学事务中。这是他生命中硕果累累的岁月。很显然，他并未受此地的神秘气息影响，我们也并未从他的作品中看到任何卡夫卡式的痛苦和焦虑。频繁造访维也纳有助于他与朋友，特别是社会学家和作家约瑟夫·波普尔，保持联系。1895年，马赫被邀请到维也纳出任新成立的“归纳科学的历史与理论”哲学教授席位，这主要归功于古典学者特奥多尔·贡珀茨的成功斡旋，后者也是约翰·斯图亚特·穆勒德文翻译的主编，他想增强系里思想自由的氛围。马赫仅有几年时间有机会就科学史主题发表演讲，他回到维也纳三年后患了一次使右半侧身体瘫痪的中风，好在没有影响到其智力。［3］到1901年，他已经无法履行教学职责并坚持退休。1905年，马赫的继任者是路德维希·玻尔兹曼。马赫在维也纳居住到1912年，后来搬到他的儿子路德维希·马赫博士位于慕尼黑附近的家，1916年2月19日在那里逝世。路德维希·马赫是一位医学博士，但他未从事过相关工作，许多年来，他都是父亲的忠实助手，马赫逝世后，他又成为马赫论文的受托人。
1914年之前，恩斯特·马赫作为欧洲大学教授具有正常的职业生涯；在家乡附近生活，致力于教学和研究，与志趣相投的朋友一起思考和创造。马赫经历了个人不幸和生活的悲剧本质，他从年轻时代开始就已经了解了这一切。他很高兴看到国内外一小部分人分享自己的观点。在他从未到访过的美国，他的作品通过保罗·卡鲁斯博士的努力和发表在杂志《一元论和公开法庭》上的文章为人所知。他亲自会见或通信的美国人有威廉·詹姆斯、J.B.斯塔洛和雅克·勒布。长期患病并未阻止他回顾和为自己的思想辩护，不过事实也许证明，对他依据科学在20世纪第一个十年的发展修改和扩展自己的观点形成了严重阻碍。二
现在，我将转向对马赫在维也纳作为学生和年轻讲师生活的讨论，并回顾他“逆”学术地方性背景和当时科学总体情况的智识发展。马赫的物理学导师是安德烈亚斯·里特·冯·埃廷豪森和欧格斯·库必泽，前者作为与霍尔效应相关的热电效应的发现者而闻名；他作为基督教徒多普勒的继承者任物理学系主任，多普勒在位仅两年。埃廷豪森是德国大学第一位引进系统实验室练习和物理学实验训练的教授。之前，物理学通过示范实验教学，它对空间的要求不超过用来收藏由库必泽负责的实验设备的一个“柜子”。约瑟夫·斯特凡只比马赫大几岁，当马赫还是学生时，他已经是一位年轻讲师；他于1866年成为埃廷豪森的继承者。比斯特凡和马赫年长许多的约瑟夫·洛施密特开始时是一位实用化学家，只在1868年（到1891年）成为教授，后来（正如人们所看到的）讲授分子物理学。路德维希·玻尔兹曼于1861到1865年在维也纳学习，他有可能参加过马赫早期的课程。物理科学学院的杰出人物有数学家约瑟夫·佩兹伐和天文学家卡尔·冯·利特洛（小利特洛；他的父亲约瑟夫·约翰·利特洛是天文学名著《天空奇观》的作者）；佩兹伐也讲授弹性体振荡，并因发明第一个消色差［4］双目标而著名。
与当时欧洲物理学的总体情况相比，维也纳物理学在19世纪50、60年代并未处于现代研究的前沿，直到80年代才通过“三驾马车”——斯特凡、洛施密特和波尔兹曼达到此位置。能量守恒定律只是逐渐缓慢地进入大学教学，与赫尔曼·冯·亥姆霍兹、鲁道夫·克劳修斯等名字相联系的热力学和分子运动论，在马赫时代的维也纳没有代表人物。在威廉·韦伯和威廉·托马森（开尔文）的电动力学领域也如是。马赫伟大的朋友约瑟夫·波普尔于1854到1857年在布拉格理工［5］学院学习，他在回忆录中写道，他在迈尔和焦耳发现能量守恒定律20年之后的1862年，第一次在另一位叫恩斯特·莱特林格的维也纳物理学讲师的演讲中听到了该定律。
因此，马赫本科阶段被维也纳生物医学领域两位伟大的科学家——来自大学的生理学家恩斯特·桥和来自一家附属医学院和医院的生理学家卡尔·路德维希——的成就吸引一点也不奇怪。用现代行话说，那里就是行动之地。桥热衷于发表意见和演讲；路德维希研究生理学基本问题；他是记录生理学现象的波动曲线记录仪的发明者。他俩与亥姆霍兹、埃米尔·迪布瓦·雷蒙和鲁道夫·魏尔啸在反生命哲学运动中起着主导作用，并试图将生物学整合进生物物理学，即将它整合进因果生命科学。他们在生理学研究中运用了多种物理学方法，并表明物理学应用的新的更广泛领域。马赫深受这种现代研究活动影响，他于1860到1875年间发表的以心理学和生理学问题为主题的文章表明，维也纳学派的生理学家对他产生了强烈的影响。这些影响为他后来的科学哲学提供了基本素材。
在这里，我还想提及另一种可能对马赫产生的影响，那就是马赫时代对哲学家、心理学家约翰·弗里德里希·赫尔巴特教学理念的极大关注。赫尔巴特有一段时间曾在柯尼斯堡担任康德讲席，信仰康德理性哲学与实践（道德）哲学的严格分割。他的著作《作为科学的心理学》、《数学之心理学运用的可能性与必要性》影响了许多科学家，也必然影响了马赫（参考文献21，第299页）。赫尔巴特后来在哥廷根任教授，他从未在维也纳任教——逝世于1841年——不过，受哲学家弗朗茨·S.埃克斯纳的影响，他的思想在奥地利广为人知。埃克斯纳从1848年起任教育部长顾问、奥地利中学或体育馆策划人，赫尔巴特教育心理学的主要观点在这些领域得到了实现。我相信赫尔巴特教学法的总体思路在马赫身上留下了印记，特别是他（赫尔巴特）强调标的物的组织和呈现要与学习者的大脑储存过程相协调，即一种［6］学习经济学。
我以揭示马赫早期智力生活的背景为目的，追述维也纳的学术氛围。不过，他的全部哲学或世界观并不能仅仅通过对其所受学术影响的认知而变得完全可以理解。我们必须理解1848年以后奥地利的政治、社会和宗教氛围，及其在教权主义、自由主义、民族主义和个人主义之间的斗争。不过，毫无疑问的是家庭的启蒙氛围培植了马赫的自由思想，成年后，其意气相投的朋友和合作者的观点又加强了这种自由。对马赫生命中所有这些影响因素的进一步研究仍然缺失。三
马赫并未在纯物理学领域，而是在与生理学相关的物理学领域进行了他的第一次教学尝试。因为隶属于医学院，马赫为医学生们讲授了一门物理学课程。此课让临床医学教授们对他印象非常深刻，甚至提名他在即将成立的萨尔茨堡医学院任自然科学教授。他拒绝此项任命，因为这将使他被分流到附属位置，没有发展前景。
具备了一年的教学经验后，马赫于1863年在维也纳出版了《医［7］学生物理学概要》一书；这显然是传递教学信息的爱的产物。出于获得善意的目的，马赫将这本大约270页和包括225幅插图的书献给爱汀豪生，但是没有文献表明该书被奥地利国家科学基金会支持，也没有任何注释说明这是一个集体项目。他在前言中解释到，这本书应该作为他演讲课程的指南或大纲，他给自己设定了这样的任务，“使他的听众在尽可能短的时间内，熟悉最公认的物理学概念”。最后一条看起来对于人们通常会与之联系起来的，蓝色多瑙河畔的小城市的生活节奏来说有点陌生。人们一定会将它接受为马赫异乎寻常的、年轻人特有的急躁标志；它在一定程度上也预示了马赫后来对“经济”科学的强调。马赫很清楚地认识到，“造成医学生物理学学习困难的原因不在于对细节的忽视，而在于对物理学一般概念模式的不熟悉”（第V页）。他解释到，打破物理学划分的需要日益增长，因为“现存体系变得越来越不切实际”（第V页）。马赫后来的观点极为有趣，他试图用原子理论，或我们现在所说的分子理论去发展一个一元的物理学理论，并用它来解释生理现象的多样性。这本书用相当大的篇幅致力于讨论血液循环，心、耳和声音力学，动物热来源，动物热节约，光感和颜色等。《概要》前言中关于原子假设的说明已经像是一种警告，也许是在课程结束和通过它获得经验后才插入前言的。马赫说，原子主义只建立简单模型，其理论本身需要进一步解释，并非“最终和最高的”理论（第VI页）。而且“人们也可以将原子理论看作一种引出许多结果，在未来也许会引出更多结果的公式。事实上，不管未来关于物质的哲学观点是什么，原子理论结果的转译应该是可能的，就像我们可以用极坐标或平行坐标表达公式一样”（第VI页）。这无疑是一种物质本质二元论观点，且必须被看作是马赫对未来事物诸多直觉中的一种。数年后，马赫建议人们“音乐性地看待分子事件”，即，把它看作振荡系统（参考文献18，第51页），真正神谕配方中的另一种观点。
与当时普通的物理学课本相比，马赫的《概要》因其生物物理学倾向和哲学目的而卓越。马赫没有对物理学装置进行细节描述，或像他在前言（第VI页）中所说的，在穆勒-普伊的普通物理学课本或在雅悯和加诺（Ganot）类似的法国著作中，在精心制作的木刻里发现了“精细打磨的小挂钩和小螺丝钉”。通过穆勒-普伊他们，这些小东西找到了进入在20世纪初仍被使用的许多物理学课本的方法。
与他所说的智力目标一致，马赫阐明（第1页），当时的大部分生理学家相信“动物体内的现象实质上与无机物的相同；即生命现象只能通过物理力的合作而呈现，因此，人们可以摒弃生命力这一概念，如果想保留，也只是概括活动于生物体内的物理力的统称”。他接着讨论了生命力和目的论假定的联系。他认为假定生命体的有目的活动是错误的，“因为目的概念预设了一种个人兴趣，形成于也只能运用于人的生命……木匠从细木工的银行，铁匠从铁毡获得他关于目标的概念。很明显，武断地将此概念转移到自然事件是一种暴力恶作剧”。马赫经常混合使用各国语言表达他的信念，尽管他也从未忽视同时展示任何辩论的另一面。因此，他不否认（第3页）目的论立场可以被用作研究的工具：“动物在一定条件下存在，因此我们可以问‘是什么安排使得动物在一定条件存在成为可能？’”。
令人惊奇的是，马赫未提到布鲁克、路德维希或当时其他德国生物学家中的反活力论者，也未提到法国学派的实验生理学家，如克劳德·伯纳德，不过，他（伯纳德）的《实验医学》只出版于1865年；但是他明确将生理学科学研究等同于物理学研究。他举血液循环、肌肉运动、内渗过程等领域的例子说明“认识到新进展，不需要深层渗透”。他也指出，生理学不断“在数学的支配下落后。因为医生的知识主要建立在生理学的基础上，对物理学的理解成为医学研究的关键因素”。随后是《概要》的结构信息，他在这里承诺要考察原子论，它“可以说形成了物理学的哲学终点”。他在关于研究方法的讨论中也指出了（第7页）随机结果的评价或消除概率的影响问题，并认为这些问题特别存在于生物学观察中。“诸多条件决定了生命过程，我们只能观察到这些条件的很少部分，我们的力量在更低的程度上对它们产生影响。因此，概率的作用很大，我们无法从一个或几个观察中得出任何确定的结论。因此，数学统计方法在临床观察中被大力举荐，几乎接近认为只要运用就可以达到救世目的的状态”。马赫运用词于是“去医治”，它同时具有“能够带来治愈”的含义。这无疑一种刻意的，有点诙谐的一语双关。
物理和生物学家们可能感兴趣于对《概要》内容更为详细的评论，我将在另一时间做这件事。（在这里），我只讲一个传闻事例展示马赫的幽默感，且因为（事情）可能发生在演讲室，也同时揭示马赫对讲台的态度。有人问声可以产生多少热。马赫在脚注（第170页）中说，“当雷腾·巴赫尔……断言声不能转化为热，因为巴赫的遁走曲无法使音乐厅发热，人们或许可以通过聆听瓦格纳的曲子以相反的理由说服自己”。在维也纳，大学著名的音乐评论家、音乐历史学家爱德华·汉斯立克是理查德·瓦格纳新音乐风格最激烈的反对者，马赫的即兴发挥一定是在教室里取得了极大成功，以至于这位年轻讲师（马赫）没能抵挡使它以铅印方式永垂不朽的诱惑。不过，马赫也为他的听众提供严肃思索的场合，这一点也许可以通过他引用威廉·韦伯电动力学理论（第256-257页）的例子得到证明，他在解释电动力的相互依赖性，例如电流之间电动力的相互依赖取决于速度时进行了引用，马赫认为，“目前仍是一个谜，没有在任何地方发现两个物体（如，通过重力）直接相互作用”。我们似乎可以在最后的陈述中发现特定问题的潜在来源，对这个问题的回答以著名的关于相对论的“马赫原理”告终。［8］
恩斯特·马赫研究所借给我，授权予我使用的《概要》复制本是马赫自己使用的赠阅本，很明显他在布拉格使用了多年，当时参加他主要演讲课程的大部分都是医学专业一年级的学生。书中充满了空白页，马赫在上面做了许多评论和文献注释。不过，马赫从未试图编写第二版，看起来他的努力并未得到丰硕的回报。他的医学生们显然并不总是欣赏他为他们所付出的努力。他常常被想从他那里获得答案的医学生们质疑“一位医生需要多少物理学”。马赫的答案是“一位医生对物理学的需要正好和他的物理学知识一样多。未拥有知识就不能使用” 。德文原版用的是“需要”这个双关语，它同时具有“需要”和“使用”的意思。四
在布拉格演讲的同时，马赫发展了物理学教学计划的其他方面。马赫是一位实验物理学家，他在物理学和心理学方面的许多研究显示了他在实验领域的天才。面临大班级演讲的任务（即大约100名左右的学生上传统实验课程），他将注意力转向演示实验，尤其是力学和光学演示实验。他的店员哈耶克构建了《力学》插图所示的设备，并在布拉格建成了保存完好的“马赫收藏品”。钟摆装置、波机、光烟箱等许多装置都是初始设计。马赫布拉格演讲课程列表表明，他不仅在实验物理学方面每年都开设每周5小时的主要课程，还不时地在高［9］中开设以热、光、物理教学等为主题的特别演讲课程。马赫也在格拉茨和布拉格做了一系列公开演讲，演讲稿后来被印刷成册并译为［18］英文。主题的多样性彰显了（马赫）令人惊奇的广泛兴趣领域。主题和对它们的处理向来不落俗套和烦琐（参见本论文集末尾英文翻译文献的标题）。其中收录了许多相当具有时代重要性的问题，例如，当马赫讨论“液体的形式”（1868）时提及，糖浆制成的雕像将在月球上呈现半永久性（这对任何外空国际机构来说都将是一个有价值的项目，如果他们能够决定纪念碑的形式）；关于光速的一次演讲（1867）提出了与著名的思想实验相接近的建议，爱因斯坦运用它（思想实验）反驳了同时性的庸俗意义。“关于对称性”（1871）的演讲致力于讨论镜像，马赫把它与人类的视觉装置联系起来。再多提一个，在发表于1883年“关于科学思想的转型与适应”的演讲中，他通过引用达尔文的理论认为知识是器官进化的产物，演讲发表于他第二次接任布拉格大学教区长职位的场合。马赫在一个庄严的大学场合提出这样的观点，没有官方训诫或公众批评的危险，对这些日子的自由主义意义重大。他对训诫或批评的担忧比德日进教父还要少，后者在我们的时代提出了与马赫或多或少相同的观点。
此时，马赫并没有专门就物理学史做过演讲，不过在热学、光学、静电学等领域做过专题演讲。也许是以历史的和批判的方法处理这些［10］［11］主题，他后来的三本著作《力学》（1883）、《热学》［12］（1896）、《光学》（著者逝世后出版，1922）也接受了这种历史的风格。这些广为人知的著作中，只有《力学》和《光学》有英文版，它们并非这些物理学分支学科真正意义上的历史著作，而是专业教科书。例如，力学的德文书名在字面上即“发展中的力学”与“力学的发展”所强调的不同，因此英文翻译者非常正确地把这个标题呈现渲染为“力学科学”（德文词“发育”被译作“发展”，但它也有“澄清”、“教育”和“来历”的意思）。其他两本书的全名是“热的原理”和“物理光学原理”，它们都有强调历史性和批判性研究方法的副标题。给人的初步印象是，这是些以编年史方法叙述的，具有强烈批判态度的关于力学、热学和光学的书。1896年，马赫在《热学》前言中写道：“这本书如同《力学》一样一方面是我演讲的结果，另一方面是我演讲的基础。许多读者（即教师）一定有过这样的经验，将普遍接受的观点与一定的热情联系，他会突然认识到，事物不再从心中产生。之后冷静的思考往往会导致逻辑差异的发现，且一旦确认就变得不可忍受”。之后，“人们不应该对档案研究结果有所期待，关键在于找到思想的一致性和增长，而不是发现有趣的好奇心……当我谈论人，他们让我感兴趣仅仅是作为智慧的，顶多是作为伦理的人，……”（第Ⅶ/Ⅷ页）。［13］
马赫过于劳累以至于无法更为细致地开展历史研究。如果他在历史编史学方面有所失败，也许是因为他忽视了必要的解释，我们不应该对他太过严格。马赫不想以一个科学史家的身份写作，而是出于教学的目的，作为一位评论物理学家工作。他写《力学》不是为了正确展现其历史，而是为了使得牛顿力学正确；不是在历史意义而是在科学意义上讨论牛顿的成就。他努力为自己、学生和读者推论，物理学特定分支沿着逻辑而非时间的顺序发展，尽管考虑到对科学史专业学生的有用性和有趣性，这在今天仍存在一定缺点，也许缺失了一些更完美的东西。
在维也纳新任归纳科学的理论与历史教授后，马赫觉得也许是时候发布关于“力学与力学科学的发展”和关于“热和能科学的历史”［14］的讲座。他1895抑或1896年第一次所做得关于“研究的心理学［15］和逻辑”的演讲，成为他最后一部著作、第一次版于1905年的《认识和谬误》的基础（参见参考文献3）。在本书前言中马赫拒绝被称为哲学家，因为他觉得“超验的土地一直离我很近……我并非努力将一种新哲学引入科学，而是努力从中移除一种陈旧的哲学，大量科学家也具有这种错误趋势……在实验室或演讲厅的四十年中，我有机会认识到知识进步的方法”；他集中精力在本书中解决这类性质的问题。各章收录的思想已经在各处表达过了，但是增加了许多反思，如关于思想实验、空间和时间、假设等章。本书末尾附了马赫早期著作的引文摘要，可以之为核心进一步了解马赫思想的和谐性，也对任何将来为马赫做全面传记的作者具有很大价值。五
除了在布拉格广泛的教学经验，马赫也为不同层次的教育编写了许多普通物理学教科书（1980年左右），包括大学或学院物理学、中学（高中）高级和低级物理学。其中一种为了让马赫自己的学生使用，［16］正如他所说，作为“本地任务”。一种以不同标题，相同版本为奥地利体育馆高年级学生使用。德国高等学校使用的两种物理学课本以马赫原来的版本为基础，为适应德意志帝国学校的规则，两位高校教师对其进行修改（1893/94），并历经几个版本（教科书列表已附在本文后面）。时间不允许我详细讨论这些书的全部内容，不过我至少会在作者的教育目的方面多说几句，我也会引用一些字句，它们看起来对我们现在的教育讨论具有一定重要性。
马赫本质上并不是一个教育家，他也未就教育问题写过详细的东［17］西，也并未在物理学课本中试图提出自己的观点。他的基本哲学信条，即拒斥独断论和推断论，推崇历史理解和自由解释，像是（它们）适用于教育一样得到恰当表达。例如，他在普通物理学课本前言中写道：“不能教条地介绍概念……而是从事实中发展而来。只有感觉需要时，才讨论理论和假设。历史时刻并非通过数据和名称的提及，而是通过我们对起源的解释获得其重要性……”。马赫没有进行冗长的数学演绎，他认为，“（数学演绎）对理解无益，只能使获得一个全面的观点变得更加困难”。
在教育中，“人们必须有意识地节省智力工作。通过将事实……分解为更简单的、周期性的片段实现节省。我们将非常熟悉这些必须单独记住的片段。我们将新事实分解为已知片段的能力称为对事实的解释”。为了谈论一个关于一般好奇心的观点，马赫指出，我们只能将关于分子和原子的这些概念看作是姑且接受的假设，而非确实存在的事实（既成事实）。他承认热和功之间的关系，例如，如果假定物体由小粒子构成并将所有物理事件看作机械的，二者的获得很明显；然后，人们不应该忘记这些观念只是假设。
马赫在课本中显示了他对普通学生智力的谨慎洞察力。很显然，他的教育词汇不包括“优秀”、“创造性”、“挑战”这些现代教育中的行话。在一次关于“教育在文学和科学中的相对功绩”的演讲［18］中，他也强调现实的和适度的目标在教育实践中的重要性。“最重要的是，年轻学生不应该为时过早地暴露于抽象概念中，应该让他们熟悉素材...... 推迟较普遍的观点......假如我们的年轻人不能带着迟钝、贫瘠的大脑进入大学，假如他们不能丢掉高中的‘习气’......必须做出很大的改变......（否则）他们将作为学习过量的可怜虫离开......他们获得了脆弱而无以支撑、太复杂而引发困惑的思想蜘蛛网”。
在他的自传体文献中，马赫没有特别提到他对教育的兴趣，原因也许在于教育是他的日常工作。他觉得自己是一位教师，希望看起来像是从事别的职业，正如他在《感觉的分析》21（第4页）脚注中所讲的故事：在大脑疲倦的状态下步上一辆公交车，马赫看到一个人也从另一边上车，并断定对方是一位“年老的、衣衫褴褛的男教师”，同时，他突然意识到他正从一面大镜子里看到了自己。他解释说，“我对学生的脸应该比对我自己的更熟悉”。六
马赫的重要思想在他的各种教学活动中不断发展且收获成果。他重要著作的一种——很少有人知道（也未收录在乔治·萨顿的《荷鲁斯》中）——是一本有着较长题目《能量守恒定律的历史和根源》［19］的小书，是他在布拉格活动的第一个文学成果。小书1872年在布拉格出版，1909年再版于莱比锡，1911年译作英文。马赫在他后来的著作中强调，这本小书包含了他关于科学方法和目标的许多思想。事实上，他后来的大量著作在许多方面是对小书所表达思想的评论。
正如标题所表明的，马赫为自己确定的任务是探索物理能守恒观念的来源。我以前提到过，术语和概念都相对较新，不过到1872年已经差不多被接受了。现在马赫试图证明，在历史上，“这个理论绝不像人们想象得那么新”，在哲学上，“该定理绝不会因为世界机械观而立足或衰落，它在我们思想中的逻辑根基较此观点（世界机械观）更深”。这本书也包含了一篇马赫更早期文章的再版，他曾尝试将这篇讨论堆的定义的文章发表在《物理学纪事》上，未果。因此，他1868年将它发表于相对不出名的杂志《卡尔的物理技术》上。他将其收录在这本关于能量的书中，以使它的内容引起更广泛科学共同体的注意。
马赫在这篇文章中已经提出物理定律是描述，而不应该像基尔霍夫两年前提出的那样，被构想为因果关系。关于现象我们至多可以说，他们互相依赖或我们可以决定的量之间存在一种功能关系。马赫认为，科学定律限制了我们受经验指导的期望；因此，定律具有限制性特征，因为科学知识的任何增长都会导致期望限制。这些期望是确定我们在自然中的位置的心理欲望的产物。
对于科学规律的意义的一般性讨论，马赫在本书中构想了另一个主要思想，一个推论，即科学经济学原则。知识的持续累积激励科学家们寻找脑力劳动的减少，达到他们规律结构中的经济学。此原则与“简单规律”、“奥卡姆剃刀”或牛顿的科学思维规则有几分相似；不过，马赫将思维经济学构想为我们文明特殊形式的基本要素。在格拉茨，他在一位同事，经济学教授伊曼纽尔·赫尔曼的影响下形成此观点。马赫曾引用赫尔曼的话“科学也有经济学或节约问题”。在《论热》（参考文献11，第393页）中，马赫也将经济学原则与热机的卡诺系数联系起来讨论。
在《力学》后来的一个版本（参考文献10，第591页）中，马赫追忆到，他的思想经济学观点通过其教学经验得到极大发展，作为一名年轻讲师，他炫耀自己为此真理的唯一一位教授。在《能量守恒》（参考文献19，第88页）一书中，他也说到“正如我从教师职业生涯开始就坚持的，.....我们在科学中主要关心的是思想的方便和节约”。他也强调了其（思想经济学）与教学的联系，他写到（《力学》，第191页），“教学仅以节省经验为目的，以一个人的劳动取代另一人的劳动”。不过，教学和研究中的经济学对于他来说只是方法，而非目的教条。他在《热计量》（参考文献11，第391页）中写道，“获得知识的方法具有经济学的本质。获得的知识被用来做什么.....与科学方法毫无关系”。人们一直指责马赫将思维经济学当作科学的目的，基于这种误解，一位伟大的物理学家可能会冒这样的风险，嘲讽马赫的经济学原则将要求停止所有的科学，因为“如果我们想变得经济，［20］最好的方法是完全停止思考”。
事实上，我们在现代文明中通过使用计算机接近了这个理想，在它们（计算机）的帮助下，我们在某一天有可能放弃表征规律的公式；只要存储所有机器记录的观察，在需要的时候从存储磁带中提取特殊信息即可。马赫时代的节约经济学——在家庭中节俭，在公共生活中平衡预算，现在已经被凯恩斯信贷计划现代经济学所取代，我们不仅在信用或信仰方面采用科学证据，而且基于科学预测的结果，准备在公共金融支出方面冒更大的风险。这样的步骤在马赫时代闻所未闻。
确切地理解马赫的经济学原则，这是一种控制科学所产生丰富或富足数据的方法，在他看来，经济学原则是组织丰富科学材料的迫切需要之物。马赫的经济学是一种交流经济学，歌德说他对限制的喜爱使他作为真正行家的工作区分于普通人。他并不是像清教徒一样要求科学家们减少观察的数量——奥卡姆的统一体——和申明暂停观察。相反，作为一名光学和声学现象研究者——他也是一位有成就的钢琴家——马赫是对世界所有现象的快乐观察者，因此，对于他来说，对感觉的研究不仅仅是他多样活动中的娱乐（之一）。七
当然，马赫已经意识到科学家们的确不仅要努力开展和累积观察，而且要创造统一的、客观的理论。他注意到，如果以“物质”、“灵魂”这样的形而上学概念或“原子”、“功能”这样的推测性结构为来源的话，这些理论不可避免地在物理-生理和心理学之间建立了一堵墙。马赫在物理学、生理学和心理学方面的兴趣使得对他来说寻找一个相同的立场是可行的，从一个领域转向另一个领域时，保持共同立场不变。他相信自己在“对感觉的分析”中发现了这个共同方法，［21］他在以此为标题的书中提出了这个观点。此书继《力学》两年之后，第一次发表于1885年。副标题“生理和心理的关系”表明，他想通过现象学中一致的确定点和对感知或经验“元素”的介绍，努力在生理和心理的沟通鸿沟间架起一座桥梁。对术语的诠释不是我们这里的任务，但是应该提及得是，它（元素）在新实证主义哲学中的扩充使用导致“协议句子”取代“元素”。
马赫并未否认专门科学独立存在的价值。他乐于提出一个百科联盟，以掩护科学，拒绝特别的、多余的概念。美国宗教一神论者威廉·奥斯特瓦尔德的“唯能说”及后来声称马赫是他们中的一员的、唯科学主义的维也纳学派，他们的科学统一运动远远超过了马赫的初［22］衷。特别是维也纳学派给人留下了激进和不容异己的印象。另一方面，出于科学和政治目的，对马赫的狂热反对通过歪曲和含沙射影的方式扭曲了他的观点。当马赫表达他对形而上学的反对时，正如［23］J.D.贝尔纳让我们相信的，并不意味着“根据主观观点为一个客观世界辩护”；他也并非由此认为他的哲学以为资产阶级服务而起作［24］用。他对形而上学的拒绝不是由于缺乏想象力或是无力创造结构或欣赏模型和符号。在与波尔兹曼对核子物理学的讨论中，他并非反对这样的不连续空间概念，而是反对1899年原子论者粗糙的机械［25］图景（参考文献11，第431页）。
我们不应该假定马赫的反形而上学态度来源于对感觉的分析或是科学统一概念，尽管看起来是它的外壳。我相信马赫对形而上学的拒绝以教学和社会经验为基础，这些经验使他相信人类思想只能操纵感觉元素，不能到达更远。或者，从马赫著名的同胞“分析”中借用一个术语，好像他默认需要一个“检察员”在人类大脑中起作用以约束人类的智力意愿，正如在西格蒙德·弗洛伊德的理论中，“检察员”限制人类的本能欲望。在科学推测领域，马赫希望人们是被动的，如此为不完美的人类达成一个完美的、面向人类的科学。像迈克尔·法拉第（和皮埃尔·迪昂）一样，他坚决地关闭了科学实验和宗教之间的那扇门。马赫以保护科学免受人类丰富幻想和任何形式的感情主义的侵扰为由，阻隔实验室之门，禁止入内（参考文献15，第88页）。他认为宗教信仰是私人事件，他拒绝科学和宗教，以及马克思·普朗克所支持的宇宙宗教之间的任何“合约”。在一种自由和充满人文关怀的环境中长大，使他从纠缠了许多人，例如恩斯特·雷南，的良心冲突中解脱出来；马赫在任何时候都没有像雷南那样，觉得需要一种良心的考验。另一方面，他内在开明、务实的奥地利“若瑟主义”被奥地利巴洛克风格平静的主导精神所调和了。
马赫从未阐明他观点的动机，也未给我们留下他的信念大全或哲学遗嘱，很显然，他性格中并无科学激情或浮夸的倾向，这两者很容易与创造一门综合哲学，甚至实证主义体系齐头并进。经过自我说服，他喜欢漫谈科学；他喜欢以短篇文章分析性地而不是以演绎的、综合的巨著呈现他的思想。除了《力学》，他的著作几乎都是各种主题相关联且相互独立的短文合集。他可能偶尔会感觉到综合力量的缺乏或自己无法归属于一个特定的主义；不过，正如他在《力学》中所写（参考文献10，第559页），他比较愿意“忍受一种不完整的世界观而不是在一个看似完整，却不充分的体系中寻找乐趣”。八
认识到马赫兴趣的范围之广，很明显可以看出，他既不是专家意义上的专家，也不是当前意义上的多面手。他开创了几个研究领域，但是没有穷尽他们的（研究）潜力，他也从自己的专门研究中抽象出了新洞见的一般原则，但并未申明它们在人类条件下具有更确定的相对有效性。他试图通过口头和书面语传播他的思想精华——他拒绝称之为哲学，但他从未变得教条。预知的直观力量使得他能够认识到科学未来的发展。他的灵感是反作用而不是作用：反作用于他对物理学史的阅读和课堂情境。回溯以寻找科学过去出现的错误，而不是发展他的洞见以预见他有所感觉、未来可能犯的错误。作为一位科学史家，他对像现在的教学常常所做得那样，将科学发展为一种辉煌的、自大的“西方传统”而教学不感兴趣。基本上，他对可能提出的问题比对现在可以给出的答案更感兴趣。带着一位好老师对人类智力能量局限的理解，他的态度的基本特点是一位开明老师的特点，是一个向他人展示如何在自我限定的范围内观察和赋予观察物意义的人的特点。
因其话语性质，马赫的文章和著作仍然能以一种新的意义共鸣为我们（现代人）讲述。埃尔伯特·爱因斯坦写道，“我们因作者语句的明晰、简洁而感到愉快。然而，阅读他的著作如此具有吸引力的原因不仅在于智力享受和对简洁风格的欣赏，还因为他谈及和人类有关问［26］题时的善良、仁慈和充满希望的信仰在字里行间熠熠生辉”。尽管马赫有时表现出一种朴实的嘲讽，他作为科学文化评论家的地位从未被怀疑主义损伤。马赫只有一次，在对普朗克不幸的攻击做出回［27］应时，失去他惯常的沉着。他唯一的缺点是重复的倾向，可能与他对教师们说教式的建议有关——根据布拉格传统——他引自《浮士德》，第一部分：“要说的话必须朗读三次”。为了避免赘言的风格，他公开写信给科学家，这样做会比教育更讨好。他没有伪装假设和伪装文化，对科研机构和大众没有义务，在我们看来，他是学术世界的最后一位自由派，他珍视思想自由远远多于知识产权的安全与束缚。
我相信马赫所获得的力量大部分来源于他对教育的奉献。赫尔巴特写到（参考文献6，第141页），“对教育的兴趣仅仅是对世界和人类兴趣的一种表现”。对人类和社会的持久兴趣激发了马赫的所有活动，他和他的朋友波普尔·林科斯持有相同的观点，即对个体的智力和道德正义给予中等的期盼，但是对建立人类社会可行的、公正的制度寄予所有厚望，科学正是后者之一。马修·阿诺德在大约100年前就已经发现“人文主义学者中的领袖人物付出思想和能量，承担以他们自己的研究为内容的教学，自然科学中的领军人物，戴维斯和法拉第［28］们，没有这样做”。阿诺德描述的状况我们今天仍然大量存在，人们期望大学里的科学家们非常随意地对待教学。马赫不是这项规则的唯一例外，但他是科学家和教师的杰出代表，他为一位科学教授日常工作的两个部分分配了相同的权重。我认为马赫对教学和教育的强烈使命感，在今天很难找到许多模仿者。马赫的人格太非凡，他的活动太受时代条件的束缚以至于他无法成为我们时代可以接受的典型。但是，他所有的工作——他的实验，他的历史兴趣，他的哲学观点和他仁慈的个性将会被永远铭记。而且，正如我所希望展示的，通过对马赫教育核心问题的认知我们能够最好地欣赏他思想的广博和深度，及他的许多富有启发性的反思的根源。
范德比尔特大学
马赫的教育著述
物理学教科书
Crundriss der Naturlehre für die unteren Classen der Mittelschulen、Ausgabe für Gymnasien，with Joh.Odstrčil and（beginning with third edition）K.Habart.Tempsky，Vienna und Prague，1887，231 pp.Seven editions，to 1910.
Ausgabe für Realschulen.Prepared by K.Habart.Tempsky，Vienna，1896，190 pp.Seven editions，to 1910.
Grundriss der Naturlehre für die oberen Classen der Mittelschulen.Ausgabe für Gymnasien.Tempsky，Prague，1891，320 pp.（Identical with Ref.16 in References，below）.
Ausgabe für Realschulen.Tempsky，Prague，1892，288 pp.
Ausgabe für Mdchenlyzeen（Girls schools）.Prepared by K.Habart and Gallus Wenzel.Vienna，1913，130 pp.
Grundriss der Physik für die hheren Schulen des Deutschen Reiches.Prepared by Ferdinand Harbordt and Max Fischer.G.Freytag，Leipzig，1893/4.I.Part.Preparatory course，170 pp.Ⅱ.Part.Advanced course，180 pp.Four editions，the last in 1917.
论文‘Der relative Bildungswert der philologischen und der mathematisch-naturwissen-schaftlichen Unterrichtsfchrer der hheren Schulen，’Lecture held at a teacher’s conference，Dortmund，1886.Tempsky，Prague，1886，22 pp.English translation：‘On the Relative value of the Classics and the Mathematico-physical Sciences in Colleges and High Schools’，Open Court 8（1894）4295，4308，4311.Reprinted in Popular Scientific Lectures（Ref.18，below）.
The following published in Zeitschrift für den physikalischen und chemischen Unterricht，Springer Verlag，Berlin，1-56（1887—1943），‘ber den Unterricht in der Wrmelehre，’1（1887/88），3，‘Physikalische Denkaufgaben’，1（1887/88），211；2（1889/90），28.‘Einfache Versuche über Strahlende Wrme，’7（1893/94），113，‘ber Gedanken-experimente，’10（1896/97），1.
参考文献
［1］ Floyd Ratliff，Mach Bands，Quantitative Studies on Neural Networks in the Retina.Holden-Day Inc.，San Francisco，1965.
［2］ K.D.Heller，Ernst Mach，Wegbereiter der Modernen Physik. Springer Verlag，Vienna，1964.
［3］ Anton Lampa，‘Ernst Mach，’Deutsche Arbeit 15（1915/16），608.
［4］ Felix Ehrenhaft，‘Fünfzig Jahre Physik im Spiegel der Wiener Chemisch-physi-kalischen Gesellschaft，’Festrede.（Pamphlet），Vienna 1919； F.Hernect，‘Wiener Physik vor 100 Jahren’，Physikalische Bltter，（1961），p.455.
［5］ Josef Popper-Lynkeus，Mein Leben und Wirken，Eine Selbstdarstellung，Carl Reissner，Dresden，1924，p.26.
［6］ J.F.Herbart，The Science of Education，transl.by H.M.and Emmy Felkin，D.C.Heath & Co.，Boston，1896.
［7］ Ernst Mach，Compendium der Physik für Mediziner，Wilhelm Braumüller，Vienna，1863.
［8］ The Compendium and several other textbooks by Mach were lent to me by the Ernst-Mach-Institut at Freiburg/Br.by kind permission of Dr.F.W.Merzkirch.
［9］ 关于Mach在Prague教书的情况，是我的老友Julius Kroczek博士帮我搜集提供的，对他我要表达最诚挚的感谢！另外，我也要感谢Prague Charles大学图书馆馆长Frant Kavka博士的帮助。
［10］ Ernst Mach，The Science of Mechanics.A Critical and Historical Account of Its Development.Transl.by T.J.McCormack，New Introduction by Karl Menger，Open Court Publ.Co.，La Salle，Ⅰ11.，1960.
［11］ Ernst Mach，Die Prinzipien der Wrmelehre.Historisch-kritisch dargestellt，4th edit.，J.A.Barth，Leipzig，1923.
［12］ Ernst Mach，The Principles of Physical Optics.An Historical and Philosophical Treatment.Transl.by J.S.Anderson and A.F.A.Young，Dover Publ.，New York，1953.
［13］ Cf.Mario Bunge.‘Mach’s Critique of Newtonian Mechanice’，Amer.J.of Phys.34（1966），586.
［14］ Josef Mayerhfer，‘Ernst Mach as a Professor of the History of Science’，Proceedings 10th International congress of the History of Science（Ithaca，N.Y.1962），Hermann，Paris，1963，vol.Ⅱ，p.337.
［15］ Ernst Mach，Erkenntnis und Irrtum，5th ed.，J.A.Barth，Leipzig，1926.
［16］ Ernst Mach，Leitfaden der Physik fur Studierende，2nd ed.，Tempsky，Vienna，1891.
［17］ Mach是Zeitschrift für den physikalischen und chemischen Untericht期刊的主编之一，从他1887/1888年第一次为该刊物纂稿，到1901年，他为该刊写作了多篇论文。该刊的主编是Berlin的F.Poske博士。Mach的继任者是Austria的Alois Hfler教授。1916年3月，Hfler在Zeitschift期刊29卷上发表悼念Mach文章，强调了Mach对科学教育做出的重要贡献。
［18］ Ernst Mach，Popular Scientific Lectures，Transl.by T.J.McCormack，Open Court Publ.Co.，Chicago，1895，p.285.
［19］ Ernst Mach，History and Root of the Principle of the Conservation of Energy.Transl.and annot.by Philip E.B.Jourdain，Open Court Publ.Co.，Chicago，1911.
［20］ Max Born，Natural Philosophy of Cause and Chance，Dover Publ.，New York，1948，p.207.
［21］ Ernst Mach，Die Analyse der Empfindungen und das Verhltnis des Physischen zum Psychischen，7th edit.Gustav Fischer，Jena，1918.（In English，Dover Publ.Co.，New York，1959.）
［22］ Cf.on Mach and the Unity-of-Science movement:Philipp Frank，in Journ.of Unificd Science（Erkenntnis）7；（1937/38）247.［In this vol.，pp.235-244-Ed.］
［23］ J.D.Bernal，Science in History，Watts，London，1954，p.528.
［24］ Article‘Mach，’Meyers Neues Lexicon，VEB Bibliographisches Institut，vol.V，Leipzig，p.527.
［25］ L.Rosenfeld，‘Review of J.D.Bernal’s Science in History（《评J.D.Bernal<历史上的科学>》），Centaurus4(1959),285. Rosenfeld教授在这篇评论中，引用了Stefan Meyer关于Mach的一件往事，1903年，因阿尔法粒子实验的震撼，Mach声称“现在，我相信原子的存在了”。这件事读起来就像是in extremis中，一个终身不信教的人终于皈依宗教的那种宣教故事。Rosenfeld教授在Mach的话语中看到了他的开放的心态。因为，1903年以后，Mach没有再在任何地方提到过他的这种“皈依”，这就让人很难相信当他说那番话时是严肃的。能假设他因一时的“灵感”就放弃他坚定的科学立场吗?
［26］ Albert Einstein，‘Ernst Mach’，Physikal.Zeit.17（1916），104.
［27］ Max Planck，‘Die Einheit des Physikalischen Weltbildes，’Physikal.Zeit.10（1909），62.The controversy against Mach，p.73ff；Ernst Mach，‘Die Leitgedanken meiner Naturwissenschaftlichen Erkenntnislehre und ihre Aufnahme durch die Zeitgenossen，’Physikal.Zeit.11（1910），599.Reply to Planck’s Criticism，p.603
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]