马赫哲学浅析

对经典力学的批判

随着人类对显微镜的改进，我们有了更精细的工具窥探微观世界的面貌，当时量子力学还没问世，人们对原子，电子等微观粒子的运动研究还依靠着经典力学，可是牛顿力学对这些粒子运动的预测基本上是错的。牛顿力学告诉我们，物体在不受力的情况下，会保持匀速直线运动或者静止，所以力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动的原因。这一点颠覆了亚里士多德的观点，亚氏就认为物体之所以能运动，完全是力的作用，这样也会得出物体的质量越大其下落的越快，直到伽利略用斜塔实验否定了其谬论。马赫的《力学及其发展的批判历史概论》给予牛顿力学一个系统性批判，他认为，力学原理的一些证明之中，都隐含着先入为主的观点，所以应当把经验部分和约定部分区分开。马赫断言一个不能被感觉到的东西在自然科学中是没有意义的，他通过经验论原则，试图统统消灭假设以重新审视力学的基本概念。牛顿的方法叫模型构造法，就是将研究涉及的对象，建立具体的物理模型，然后对模型中的物理量，根据实验建立定律，由方程组形成理论体系。模型构造法有较多的经验主义色彩，但是模型本身，却不是纯粹经验的，而是有形而上学假设的色彩。在马赫看来，绝对时空根本无法被经验到，它仅仅是一个无用概念，所有力学原理都是关于相对位置和相对运动的知识。

水桶旋转实验

牛顿把前人的各不相关的独立成果系统化，形成了有逻辑联系的理论体系，这个框架中有一些必不可少的基本要素就是他对时间、空间、运动的观点。他写道：时间自身由于其本性在均匀地与任何外界事物无关地流逝着；空间自身就其本性而言与任何外界事物无关而永远是相同的和不动的；运动是一个物体从某一绝对处所向另一绝对处所的移动，静止是这一物体在不动的空间的同一个部分继续保持不动。这就是牛顿的绝对时空观，由此提供一个标准来判断万物所处的状态究竟是静止还是匀速亦或加速。为了证明“绝对运动”的存在，牛顿举了水桶旋转的例子：第一步，桶吊在一根长绳上，将桶旋转多次而使绳拧紧，然后盛水并使桶与水静止，此时水是平面的。第二步，接着松开，因长绳的扭力使桶旋转，起初桶在旋转而桶内的水并没有跟着一起旋转，此时水还是平面的。第三步，转过一段时间，因桶的摩檫力带动水一起旋转，水就形成了凹面。直到水与桶的转速一致。这时水和桶之间是相对静止的，即水相对于桶是不转动的。但水面却仍然呈凹状，中心低桶边高。

牛顿分析道，水的沿桶边升高脱离转轴的倾向，显示了水绝对的圆周运动。在第一步和第二步时，桶中水并不偏向边缘，而是保持平面，也就是没有离开转轴的倾向，所以它的相对运动最大，它的绝对圆周运动尚未开始。但是，在第三步时，水却趋于边缘，证明桶中水有一种离开转轴的倾向，这一倾向表明，水的绝对圆周运动在不断增大直到达到最大值。水跟桶都不转或同步转这种相对静止时，水面才是平面的，其他时候都是弯曲的。这说明，水的运动倾向不依赖于水相对周围事物的相对运动，而是取决于某个绝对参考系，亦即牛顿所说的绝对空间。在马赫看来，水面变凹这只能说明，和宇宙间的其他物质有相对转动，而不能证明绝对空间的存在。一切物体的运动并不是相对于某个绝对空间，而是相对于别的其他物体而言的。水面沿桶壁的升高是离心力作用的结果，离心力就是缺乏向心力。

根据牛顿第一定律，在无其他力介入的情况，运动的物体总是保持匀速直线运动，要想使匀速直线转为匀速圆周必须给予一个垂直方向的力即向心力。当桶壁旋转时，会传递切向力给水粒子，而直线运动的水粒子受到切向力后，由于遇到桶壁没法再做直线运动。当越来越多的水粒子挤到桶边缘时，它们只有朝上下方向扩散，由于有桶底，所以下面走不了只有朝上面运动。之所以桶边缘的水只能维持一定高度，因为受到引力影响，碰撞产生的速度很快被引力抵消。根据圆周运动的特性，真空中的一团水，如果是椭球体，那么能推出在转动；如果是圆球体，那么可推论没有转动。马赫认为，水球转动的参照物是宇宙中除水球外的所有物质，而牛顿是把整个宇宙空间作为参照物，排除其间的一切星辰和物质。马赫的解释启发了爱因斯坦，绝对时空观因而受到颠覆。

要素一元论

马赫明确地把要素解释为，构成物理世界、心理世界的最基本的基石，一切要素都是等价的。他也把我们物理经验和心理经验共同的组成部分称为要素。根据马赫的不同论述，可以把他对要素的理解归纳为几个方面：

第一：要素是构成一切感觉、一切物体的最基本单位。他把由颜色、声音等在时空方面联结而成的复合体称作物体，认为物体是我们各种感觉中相对稳定恒久的部分；另一相对恒久的部分是由记忆、情感等联结而成的复合体称作自我。这两者几乎是休谟和贝克莱思想的翻版。他马赫认为，物体和自我这些概念中只有变化的成分，才使得我们对它们的感觉与物体本身区分开来，他把复合体的主要部分，归结为我们对物体的感觉。感觉并不是个人内心感受，而是每个人都能对一个物体产生的相同感觉，这种意义上构成复合体的感觉总和就是客观的。将复合体不断分析，那个不能再作进一步分解的成分就是要素。可以看出马赫把要素理解为，我们对物体的某些共同感觉，类似于传统哲学中的第二性质，因为感觉这个名称有一种片面意味，所以他只谈要素。

第二：要素大致分为三种，并且三者互相依赖、互为因果的。物体的要素是由颜色、声音等组成的复合体；身体的要素是物体要素之中有突出特点的复合体；心理的要素是由意志、记忆等构成的复合体。这三种复合体的区别，其实就是我们所说的物理世界、生理世界和心理世界。

第三：要素在物理世界和心理世界中的作用应当是一样的。比如，我们注意到一片颜色与其光源的关系，构成要素就是光的波长，那么它就属于物理世界；注意到一片颜色与我们视网膜的关系，构成要素就是我们的感觉，那么它就属于心理世界。显然只有在心理世界中，我们才能确定物理世界和生理世界中的对象的存在。他认为，感觉提供给我们的是唯一的实在，而传统哲学试图从超验领域获取知识，所以他反对把自己称作哲学家。

其四：感觉一词已被传统哲学赋予太多的形而上学意味，所以用更为中性的要素一词来代替。马赫论述道：并不是物体产生感觉，而是要素的复合体构成物体。比如，我们对于一个苹果的所有认识，都来自于感觉经验，所以苹果一定是精神所构造出来的，你能想象一个，无颜色、无触感、无声音、无味道的苹果吗？要素一元论就是用经验去认识世界，但从经验出发并不意味着概念思维就不需要，在他看来，概念分析是我们有效接近要素的方式。

马赫明确写道，心理的东西和物理的东西之间，决不存在不可逾越的鸿沟，要素本身是按照考察方式来区分内外。一旦把物理的东西和心理的东西看作都是由要素构成的，那么笛卡尔式二元论也就站不住脚了。要素的一元论就是从感性意识出发，去认识世界的一元论。马赫的要素表面上是在经验层面提出来的，但它涵盖了物理世界、生理世界、心理世界这三个对象领域，因此它又是最抽象的。物理学命题中阐明的恒定原理，就代表着解释者所揭示出的最高程度的规律，而这往往比所谓的实体更为恒常。如果将整个物质世界分解为一些要素，同时也是心理世界的要素，将同类要素的联系和相互依存关系的研究当作科学的唯一任务，那么就有理由期待形成一元论的宇宙结构，摆脱引起思想紊乱的二元论。马赫把物体看成是要素的复合体，他试图把物体、身体、自我还原为共同的要素作为认识的起点。科学仅仅是揭示出现象的特征和现象之间的各种联系，哲学上所说的本质就是剥离开诸如颜色、触觉、味道等等以后那个不知道怎么样的东西，这就犹如离开认识本身而去认识外物一样。

思维经济原则

思维经济原则亦称费力最小原则，从物是感觉的复合这一基本前提出发，将客观物质世界及其规律轻易地“经济”掉，从而把感觉本身当作建造实在世界的砖块。马赫认为，科学就是用函数关系对感觉要素及其相互关系的简单化抽象化的模写，据此提出了思维经济原则：用尽可能少的劳动，尽可能少的思维消耗，尽可能简单的方法，尽可能短的时间，对事实做出尽可能完善的陈述，获得尽可能多的成果。人生短促，记忆有限，任何一项名副其实的知识，如果没有最大限度的思维经济都是不能得到的。词语和概念都是简便实用的符号，代表了许多感觉要素，表现了高度的经济作用。把一切科学都看成是以简洁的概念去表征世界的方式，人们可用简略的定理、公式表达万物之间的关系，这样比常识性的描述更加准确有效，比如牛顿的F=ma，一语道尽机械运动的关系。形而上学的许多概念都是多余的不经济的，甚至就是一种思维浪费。但是，马赫的思维经济原则否定了思维和概念是对客观实在的反映，否定了自然规律的客观存在，从而又陷入了相对主义的泥坑。

函数关系论

要素一元论把认识所及的世界归结为要素的复合，又把要素解释为感觉，认为这个世界以人的感觉为转移。他指出，对于同一对象，不同的人乃至同一人在不同情况下会有不同的感觉，因此，事物之间的联系只能是相对的，不可能存在不依人的感觉为转移的客观必然性。休谟曾说感觉观念是一个接着一个其间没有什么因果性，康德也认为因果联系只是知性用于整理感觉表象的。马赫对因果性的态度与休谟、康德是一致的，即客观因果联系看作是人们主观之内的产物，在自然界中既没有原因也没有结果，比如，有两个质量m1和m2相互吸引，其中某一质量的运动并不能由另一质量决定，而是由两个质量共同决定的。形而上学的因果观把原因看作纯粹决定结果的东西，把结果看作纯粹由原因所决定，没有把因果关系看作矛盾的对立统一关系，这是形而上学思想方法的缺陷，马赫就抓住这种缺陷，来否定客观的因果关系本身，主张舍弃因果概念代之以数学上的函数关系，只有函数关系才是对经验事实的描述。

为了印证函数关系代替因果关系的合理性，马赫用三角函数代替三角形作了类比。几何学是以点、线、面、体的不同联系或相互依存而构成的，科学是以要素和要素复合的不同联合或相互依存构成的，这些相互依存性可以用数学函数加以描述。函数关系是用来说明自变量和因变量的对应关系，用公式y＝fx表示，x是自变量，y是因变量，f是常数，现实具体的因果联系被归结为抽象的数学公式。这为主观唯心主义开了方便之门，函数关系论与要素论也就一致了。他认为用函数关系可以解决世界的不变性问题，不变的不是“原子”等假设的东西，而是要素之间的函数关系。康德的先验时空暗含着，时空是知识得以成立的根源所在，而马赫的函数关系在于，函数是超越时空的、非经验性的，所以不受经验性干扰。