恩斯特·馬赫：作為教師和思想家的生活
前言
1966年12月27日，美國科學促進會（AAAS）年會在華盛頓舉行。會上召開了紀念恩斯特·馬赫逝世50周年座談會。馬赫是一位極為關注哲學理論的物理學家。座談會B部分的主題是「物理學」，L部分發起的聯合主題為「科學哲學與科學史」和「科學社會史」。會議由促進會副主席、美國國家標準局主任艾倫·W·阿斯廷博士主持。沃爾特·赫奇博士代表奧地利大使恩斯特·倫貝格爾發表開場致辭。恩斯特·馬赫的孫子恩斯特·A·萊德勒也出席了座談會。
代表不同背景和持有不同觀點的物理學家是座談會的主要貢獻者。他們主要以馬赫工作的後續發展為基礎，對其做出評價。不過，他們毫無例外地對恩斯特·馬赫的工作和生平具有相同的興趣。他們中的兩位，奧托·布呂和彼得·G·貝格曼，在布拉格大學獲得理論物理學博士學位。卡爾·門格爾在維也納大學獲得數學博士學位（他是馬赫著名的《力學及其發展的批判歷史概論》最新版本[1960]的負責人，並為其擬定了新的介紹）。羅伯特·S·科恩和雷蒙德·J·塞格爾在耶魯大學獲得理論物理學博士學位，並從那裡開始分別對科學思想的發展和哲學基礎產生了持續的興趣。弗洛伊德·拉特里弗在美國布朗大學獲得心理學博士學位，他是一位神經生理學家，最近（1965）剛剛完成一本權威著作——《馬赫帶：關於視網膜神經網路的定量研究》。座談會唯一一位職業科學史家歐文·N·希伯特，在芝加哥大學獲得博士學位，專業研究領域為19世紀以來的化學史。每位演講人都做了30分鐘的報告。這些文章是他們當時發言的擴充。文中部分重複內容未作刪減。此外，文集還收錄了德國弗萊堡恩斯特·馬赫研究所所長沃爾夫岡·F·梅爾茲克奇，哈佛大學物理系傑拉爾德·J·霍爾頓，哥廷根大學理論物理研究所休伯特·戈納的論文（座談會對梅爾茲克奇博士發出了邀請，他因故未能出席。拉特里弗博士也因病未能出席）。讀者可能會注意到，對馬赫生平及著作的解讀遠遠尚未完成。編者並不打算調和幾位參會者所表達觀點的差異性，或者甚至並不打算剔除重複評論，它們往往出於不同的觀點。
一位編者（羅伯特·S·科恩）建議收錄逝者理查德·馮·米澤斯在紀念馬赫誕辰一百周年活動中的演講稿。稿件儘管已經發布，卻未見英文版。科學統一研究所的資助使得這份文件的翻譯得以實現。譯文收錄在附錄里。鑒於馬赫對維也納學派的決定性影響，我們決定同時收錄我們的朋友和老師——已故的菲利普·弗蘭克的兩篇紀念性演講，一篇發表於馬赫逝世之時，另一篇發表於馬赫誕辰一百周年紀念日。為方便讀者，附錄還收錄了馬赫及與馬赫有關的生平與著作資料，主要由奧托·布呂彙編。
波士頓科學哲學座談會是受馬赫綜合概念分析、實證相關、批判性精確和人性化動機觀念啟發的團體和機構之一。通過維也納學派的恩斯特·馬赫學會，後來以波士頓和劍布魯克為第二故鄉的科學統一研究所，和菲利普·弗蘭克所接受的資助，波士頓座談會與馬赫聯繫在一起。因此，將這些對恩斯特·馬赫的擴展研究編纂成冊，以《波士頓科學哲學研究》為題出版，時機恰當、令人欣慰。
羅伯特·S·科恩雷蒙德·J·塞格爾
波士頓大學美國國家科學基金會
恩斯特·馬赫：作為教師和思想家的生活
一
最近一次對恩斯特·馬赫工作的紀念發生在1938年，馬赫誕生100周年之際。當時，中歐艱難的政治局勢使得此類事件不可能實現，起初命名為「恩斯特·馬赫學派」，後來被叫做新實證主義維也納學派的成員已經解散。1938年春布拉格局勢動蕩，為慶祝馬赫誕辰而籌備的演講議程也不得不縮短。1966年春馬赫逝世（1916年）50周年又為紀念馬赫及其工作提供了一次契機。事實上，位於布萊斯高河畔的弗賴堡的恩斯特·馬赫研究所已經安排過一次關於馬赫的國際會議，在這裡，我們也將藉助這次座談會，努力在紀念馬赫的人格和工作方面做出應有的貢獻。
推遲28年有它特定的優勢。在1938年，任何慶祝活動都有可能演變為黨派事件，這對於持續紀念馬赫來說可能弊大於利。同時，我們已經獲得全方位賞析馬赫工作的更好視角。今天，我們應該能夠客觀地討論他的工作，甚至準備承認其缺點。我相信，我們的座談會不代表任何特定的科學和哲學觀點，也絕不是一個黨派宣講會。它應該有助於我們結識一位科學世界甚至對其所知甚少的科學家的工作。馬赫的名字通過「馬赫數」為人熟知，不過，大部分科學家只是模糊地、並不總是正確地將馬赫同特定的科學成就和哲學觀點聯繫起來。他作為科學史家的角色一直被承認和質疑。馬赫作為老師的工作鮮為人知，卻被視為理所當然。我在這次座談會中的主要任務是展示馬赫對之持續感興趣的工作部分，並將之帶入其總體研究和觀點的語境中。我的論題是馬赫的思想主要出於教學澄清的需要，後者促使他探究人類理解自身和世界的智能極限。
我將用幾句話介紹馬赫生活的外部環境。歸功於弗洛伊德·拉特里弗博士1的最新著作《馬赫帶》，現在，（馬赫的）英文版傳記信息極易獲得；來自海法的已故K·D·海勒博士也用現代德語敘述了馬赫的生平，其中收錄了馬赫著作的全面介紹2。馬赫1838年2月18日誕生於後來成為奧地利一部分，現在歸屬於捷克斯洛伐克的摩拉維亞省的圖拉斯（布爾諾），來自該省的名人有阿莫斯·誇美紐斯、格雷戈爾·孟德爾和塞格爾蒙德·弗洛伊德。恩斯特幼兒時，馬赫一家搬到維也納附近，並在農村度過了許多年，那裡教育設施很差，馬赫主要依靠父親的薪水接受教育，他的父親是一位高中老師，其野心是成為一位農夫。馬赫1856年在維也納開始大學學習，1860年完成學業。之後不久的1861年，他成為一名大學物理學講師。他於1864年被任命為格拉茨大學數學與物理學教授，1876年成為布拉格大學物理學教授、物理學系系主任。馬赫在布拉格生活了28年，作為老師、實驗者、學者活躍在大學事務中。這是他生命中碩果累累的歲月。很顯然，他並未受此地的神秘氣息影響，我們也並未從他的作品中看到任何卡夫卡式的痛苦和焦慮。頻繁造訪維也納有助於他與朋友，特別是社會學家和作家約瑟夫·波普爾，保持聯繫。1895年，馬赫被邀請到維也納出任新成立的「歸納科學的歷史與理論」哲學教授席位，這主要歸功於古典學者特奧多爾·戈派爾茲的成功斡旋，後者也是約翰·斯圖亞特·密爾德文翻譯的主編，他想增強系裡思想自由的氛圍。馬赫僅有幾年時間有機會就科學史主題發表演講，他回到維也納三年後患了一次使右半側身體癱瘓的中風，好在沒有影響到其智力。到1901年，他已經無法履行教學職責並堅持退休3。1905年,馬赫的繼任者是路德維希·玻爾茲曼。馬赫在維也納居住到1912年，後來搬到他的兒子路德維希·馬赫博士位於慕尼黑附近的家，1916年2月19日在那裡逝世。路德維希·馬赫是一位醫學博士，但他未從事過相關工作，許多年來，他都是父親的忠實助手，馬赫逝世後，他又成為馬赫論文的受託人。
1914年之前，恩斯特·馬赫作為歐洲大學教授具有正常的職業生涯；在家鄉附近生活，致力於教學和研究，與志趣相投的朋友一起思考和創造。馬赫經歷了個人不幸和生活的悲劇本質，他從年輕時代開始就已經了解了這一切。他很高興看到國內外一小部分人分享自己的觀點。在他從未到訪過的美國，他的作品通過保羅·卡魯斯博士的努力和發表在雜誌《一元論和公開法庭》上的文章為人所知。他親自會見或通信的美國人有威廉·詹姆斯、J.B.斯塔洛和雅克·勒布。長期患病並未阻止他回顧和為自己的思想辯護，不過事實也許證明，對他依據科學在本世紀第一個十年的發展修改和擴展自己的觀點形成了嚴重阻礙。
二
現在，我將轉向對馬赫在維也納作為學生和年輕講師生活的討論，並回顧他「逆」學術地方性背景和當時科學總體情況的智識發展。馬赫的物理學導師是安德烈亞斯·里特·馮·埃廷豪森和歐格斯·庫必澤，前者作為與霍爾效應相關的熱電效應的發現者而聞名；他作為基督教徒多普勒的繼承者任物理學系主任，多普勒在位僅兩年。埃廷豪森是德國大學第一位引進系統實驗室練習和物理學實驗訓練的教授。之前，物理學通過示範實驗教學，它對空間的要求不超過用來收藏由庫必澤負責的實驗設備的一個「柜子」。約瑟夫·斯特凡只比馬赫大幾歲，當馬赫還是學生時，他已經是一位年輕講師；他於1866年成為埃廷豪森的繼承者。比斯特凡和馬赫年長許多的約瑟夫·洛施密特開始時是一位實用化學家，只在1868年（到1891年）成為教授，後來（正如人們所看到的）講授分子物理學。路德維希·波爾茲曼於1861到1865年在維也納學習，他有可能參加過馬赫早期的課程。物理科學學院的傑出人物有數學家約瑟夫·彼茨瓦爾和天文學家卡爾·馮·利特洛（小利特洛；他的父親約瑟夫·約翰·利特洛是天文學名著《天空奇觀》的作者）；彼茨瓦爾也講授彈性體振蕩，並因發明第一個消色差雙目標而著名4。
與當時歐洲物理學的總體情況相比，維也納物理學在19世紀50、60年代並未處於現代研究的前沿，直到80年代才通過「三駕馬車」——斯特凡、洛施密特和波爾茲曼達到此位置。能量守恆定律只是逐漸緩慢地進入大學教學，與赫爾曼·馮·亥姆霍茲、魯道夫·克勞修斯等名字相聯繫的熱力學和分子運動論，在馬赫時代的維也納沒有代表人物。在威廉·韋伯和威廉·托馬森（開爾文）的電動力學領域也如是。馬赫偉大的朋友約瑟夫·波普爾於1854到1857年在布拉格理工學院學習，他在回憶錄5中寫到，他在邁爾和焦耳發現能量守恆定律20年之後的1862年，第一次在另一位叫恩斯特·萊特林格的維也納物理學講師的演講中聽到了該定律。
因此，馬赫本科階段被維也納生物醫學領域兩位偉大的科學家，來自大學的生理學家恩斯特·布魯克和來自一家附屬醫學院和醫院的生理學家卡爾·路德維希，的成就吸引一點也不奇怪。用現代行話說，那裡就是行動之地。布魯克熱衷於發表意見和演講；路德維希研究生理學基本問題；他是記錄生理學現象的波動曲線記錄儀的發明者。他倆與亥姆霍茲、埃米爾·迪布瓦·雷蒙和魯道夫·魏爾嘯在反生命哲學運動中起著主導作用，並試圖將生物學整合進生物物理學，即將它整合進因果生命科學。他們在生理學研究中運用了多種物理學方法，並表明物理學應用的新的更廣泛領域。馬赫深受這種現代研究活動影響，他於1860到1875年間發表的以心理學和生理學問題為主題的文章表明，維也納學派的生理學家對他產生了強烈的影響。這些影響為他後來的科學哲學提供了基本素材。
在這裡，我還想提及另一種可能對馬赫產生的影響，那就是馬赫時代對哲學家、心理學家約翰·弗里德里希·赫爾巴特教學理念的極大關注。赫爾巴特有一段時間曾在柯尼斯堡擔任康德講席，信仰康德理性哲學與實踐（道德）哲學的嚴格分割。他的著作《作為科學的心理學》、《數學之心理學運用的可能性與必要性》影響了許多科學家，也必然影響了馬赫（參考文獻21，第299頁）。赫爾巴特後來在哥廷根任教授，他從未在維也納任教——逝世於1841年——不過，受哲學家弗朗茨·S·埃克斯納的影響，他的思想在奧地利廣為人知。埃克斯納從1848年起任教育部長顧問、奧地利中學或體育館策劃人，赫爾巴特教育心理學的主要觀點在這些領域得到了實現。我相信赫爾巴特教學法的總體思路在馬赫身上留下了印記，特別是他（赫爾巴特）強調標的物的組織和呈現要與學習者的大腦儲存過程相協調，即一種學習經濟學6。
我以揭示馬赫早期智力生活的背景為目的，追述維也納的學術氛圍。不過，他的全部哲學或世界觀並不能僅僅通過對其所受學術影響的認知而變得完全可以理解。我們必須理解1848年以後奧地利的政治、社會和宗教氛圍，及其在教權主義、自由主義、民族主義和個人主義之間的鬥爭。不過，毫無疑問的是家庭的啟蒙氛圍培植了馬赫的自由思想，成年後，其意氣相投的朋友和合作者的觀點又加強了這種自由。對馬赫生命中所有這些影響因素的進一步研究仍然缺失。
三
馬赫並未在純物理學領域，而是在與生理學相關的物理學領域進行了他的第一次教學嘗試。因為隸屬於醫學院，馬赫為醫學生們講授了一門物理學課程。此課讓臨床醫學教授們對他印象非常深刻，甚至提名他在即將成立的薩爾茨堡醫學院任自然科學教授。他拒絕此項任命，因為這將使他被分流到附屬位置，沒有發展前景。
具備了一年的教學經驗後，馬赫於1863年在維也納出版了《醫學生物理學概要》一書7；這顯然是傳遞教學信息的愛的產物。出於獲得善意的目的，馬赫將這本大約270頁和包括225幅插圖的書獻給埃廷豪森，但是沒有文獻表明該書被奧地利國家科學基金會支持，也沒有任何注釋說明這是一個集體項目。他在前言中解釋到，這本書應該作為他演講課程的指南或大綱，他給自己設定了這樣的任務，「使他的聽眾在儘可能短的時間內，熟悉最公認的物理學概念」。最後一條看起來對於人們通常會與之聯繫起來的，藍色多瑙河畔的小城市的生活節奏來說有點陌生。人們一定會將它接受為馬赫異乎尋常的、年輕人特有的急躁標誌；它在一定程度上也預示了馬赫後來對「經濟」科學的強調。馬赫很清楚地認識到，「造成醫學生物理學學習困難的原因不在於對細節的忽視，而在於對物理學一般概念模式的不熟悉」（第V頁）。他解釋到，打破物理學劃分的需要日益增長，因為「現存體系變得越來越不切實際」（第V頁）。馬赫後來的觀點極為有趣，他試圖用原子理論，或我們現在所說的分子理論去發展一個一元的物理學理論，並用它來解釋生理現象的多樣性。這本書用相當大的篇幅致力於討論血液循環，心、耳和聲音力學，動物熱來源，動物熱節約，光感和顏色等。
《概要》前言中關於原子假設的說明已經像是一種警告，也許是在課程結束和通過它獲得經驗後才插入前言的。馬赫說，原子主義只建立簡單模型，其理論本身需要進一步解釋，並非「最終和最高的」理論（第VI頁）。而且「人們也可以將原子理論看作一種引出許多結果，在未來也許會引出更多結果的公式。事實上，不管未來關於物質的哲學觀點是什麼，原子理論結果的轉譯應該是可能的，就像我們可以用極坐標或平行坐標表達公式一樣」（第VI頁）。這無疑是一種物質本質二元論觀點，且必須被看作是馬赫對未來事物諸多直覺中的一種。數年後，馬赫建議人們「音樂性地看待分子事件」，即，把它看作振蕩系統（參考文獻18，第51頁），真正神諭配方中的另一種觀點。
與當時普通的物理學課本相比，馬赫的《概要》因其生物物理學傾向和哲學目的而卓越。馬赫沒有對物理學裝置進行細節描述，或像他在前言（第VI頁）中所說的，在穆勒-普伊的普通物理學課本或在雅民和加諾類似的法國著作中，在精心製作的木刻里發現了「精細打磨的小掛鉤和小螺絲釘」。通過穆勒-普伊他們，這些小東西找到了進入在本世紀初仍被使用的許多物理學課本的方法。
與他所說的智力目標一致，馬赫闡明（第1頁），當時的大部分生理學家相信「動物體內的現象實質上與無機物的相同；即生命現象只能通過物理力的合作而呈現，因此，人們可以摒棄生命力這一概念，如果想保留，也只是概括活動於生物體內的物理力的統稱」。他接著討論了生命力和目的論假定的聯繫。他認為假定生命體的有目的活動是錯誤的，「因為目的概念預設了一種個人興趣，形成於也只能運用於人的生命……木匠從細木工的銀行，鐵匠從鐵氈獲得他關於目標的概念。很明顯，武斷地將此概念轉移到自然事件是一種暴力惡作劇」。馬赫經常混合使用各國語言表達他的信念，儘管他也從未忽視同時展示任何辯論的另一面。因此，他不否認（第3頁）目的論立場可以被用作研究的工具：「動物在一定條件下存在，因此我們可以問『是什麼安排使得動物在一定條件存在成為可能？』」。
令人驚奇的是，馬赫未提到布魯克、路德維希或當時其他德國生物學家中的反活力論者，也未提到法國學派的實驗生理學家，如克勞德·伯納德，不過，他（伯納德）的《實驗醫學》只出版於1865年；但是他明確將生理學科學研究等同於物理學研究。他舉血液循環、肌肉運動、內滲過程等領域的例子說明「認識到新進展，不需要深層滲透」。他也指出，生理學不斷「在數學的支配下落後。因為醫生的知識主要建立在生理學的基礎上，對物理學的理解成為醫學研究的關鍵因素」。隨後是《概要》的結構信息，他在這裡承諾要考察原子論，它「可以說形成了物理學的哲學終點」。他在關於研究方法的討論中也指出了（第7頁）隨機結果的評價或消除概率的影響問題，並認為這些問題特別存在於生物學觀察中。「諸多條件決定了生命過程，我們只能觀察到這些條件的很少部分，我們的力量在更低的程度上對它們產生影響。因此，概率的作用很大，我們無法從一個或幾個觀察中得出任何確定的結論。因此，數學統計方法在臨床觀察中被大力舉薦，幾乎接近認為只要運用就可以達到救世目的的狀態」。馬赫運用詞於是「去醫治」，它同時具有「能夠帶來治癒」的含義。這無疑一種刻意的，有點詼諧的一語雙關。
物理和生物學家們可能感興趣於對《概要》內容更為詳細的評論，我將在另一時間做這件事。（在這裡），我只講一個傳聞事例展示馬赫的幽默感，且因為（事情）可能發生在演講室，也同時揭示馬赫對講台的態度。有人問聲可以產生多少熱。馬赫在腳註（第170頁）中說，「當雷騰·巴赫爾……斷言聲不能轉化為熱，因為巴赫的遁走曲無法使音樂廳發熱，人們或許可以通過聆聽瓦格納的曲子以相反的理由說服自己」。在維也納，大學著名的音樂評論家、音樂歷史學家愛德華·漢斯立克是理查德·瓦格納新音樂風格最激烈的反對者，馬赫的即興發揮一定是在教室里取得了極大成功，以至於這位年輕講師（馬赫）沒能抵擋使它以鉛印方式永垂不朽的誘惑。不過，馬赫也為他的聽眾提供嚴肅思索的場合，這一點也許可以通過他引用威廉·韋伯電動力學理論（第256-257頁）的例子得到證明，他在解釋電動力的相互依賴性，例如電流之間電動力的相互依賴取決於速度時進行了引用，馬赫認為，「目前仍是一個謎，沒有在任何地方發現兩個物體（如，通過重力）直接相互作用」。我們似乎可以在最後的陳述中發現特定問題的潛在來源，對這個問題的回答以著名的關於相對論的「馬赫原理」告終。
恩斯特·馬赫研究所8借給我，授權予我使用的《概要》複製本是馬赫自己使用的贈閱本，很明顯他在布拉格使用了多年，當時參加他主要演講課程的大部分都是醫學專業一年級的學生。書中充滿了空白頁，馬赫在上面做了許多評論和文獻注釋。不過，馬赫從未試圖編寫第二版，看起來他的努力並未得到豐碩的回報。他的醫學生們顯然並不總是欣賞他為他們所付出的努力。他常常被想從他那裡獲得答案的醫學生們質疑「一位醫生需要多少物理學」。馬赫的答案是「一位醫生對物理學的需要正好和他的物理學知識一樣多。未擁有知識就不能使用」 。德文原版用得是「需要」這個雙關語，它同時具有「需要」和「使用」的意思。
四
在布拉格演講的同時，馬赫發展了物理學教學計劃的其它方面。馬赫是一位實驗物理學家，他在物理學和心理學方面的許多研究顯示了他在實驗領域的天才。面臨大班級演講的任務（即大約100名左右的學生上傳統實驗課程），他將注意力轉向演示實驗，尤其是力學和光學演示實驗。他的店員哈耶克構建了《力學》插圖所示的設備，並在布拉格建成了保存完好的「馬赫收藏品」。鐘擺裝置、波機、光煙箱等許多裝置都是初始設計。馬赫布拉格演講課程列表表明，他不僅在實驗物理學方面每年都開設每周5小時的主要課程，還不時地在高中開設以熱、光、物理教學等9為主題的特別演講課程。馬赫也在格拉茨和布拉格做了一系列公開演講，演講稿後來被印刷成冊並譯為英文18。主題的多樣性彰顯了（馬赫）令人驚奇的廣泛興趣領域。主題和對它們的處理向來不落俗套和繁瑣（參見本論文集末尾英文翻譯文獻的標題）。其中收錄了許多相當具有時代重要性的問題，例如，當馬赫討論「液體的形式」（1868）時提及，糖漿製成的雕像將在月球上呈現半永久性（這對任何外空國際機構來說都將是一個有價值的項目，如果他們能夠決定紀念碑的形式）；關於光速的一次演講（1867）提出了與著名的思想實驗相接近的建議，愛因斯坦運用它（思想實驗）反駁了同時性的庸俗意義。「關於對稱性」（1871）的演講致力於討論鏡像，馬赫把它與人類的視覺裝置聯繫起來。再多提一個，在發表於1883年「關於科學思想的轉型與適應」的演講中，他通過引用達爾文的理論認為知識是器官進化的產物，演講發表於他第二次接任布拉格大學教區長職位的場合。馬赫在一個莊嚴的大學場合提出這樣的觀點，沒有官方訓誡或公眾批評的危險，對這些日子的自由主義意義重大。他對訓誡或批評的擔憂比德日進教父還要少，後者在我們的時代提出了與馬赫或多或少相同的觀點。
此時，馬赫並沒有專門就物理學史做過演講，不過在熱學、光學、靜電學等領域做過專題演講。也許是以歷史的和批判的方法處理這些主題，他後來的三本著作《力學》10（1883）、《熱學》11（1896）、《光學》12（著者逝世後出版，1922）也接受了這種歷史的風格。這些廣為人知的著作中，只有《力學》和《光學》有英文版，它們並非這些物理學分支學科真正意義上的歷史著作，而是專業教科書。例如，力學的德文書名在字面上即「發展中的力學」與「力學的發展」所強調的不同，因此英文翻譯者非常正確地把這個標題呈現渲染為「力學科學」（德文詞「發育」被譯作「發展」，但它也有「澄清」、「教育」和「來歷」的意思）。其它兩本書的全名是「熱的原理」和「物理光學原理」，它們都有強調歷史性和批判性研究方法的副標題。給人的初步印象是，這是些以編年史方法敘述的，具有強烈批判態度的關於力學、熱學和光學的書。1896年，馬赫在《熱學》前言中寫到：「這本書如同《力學》一樣一方面是我演講的結果，另一方面是我演講的基礎。許多讀者（即教師）一定有過這樣的經驗，將普遍接受的觀點與一定的熱情聯繫，他會突然認識到，事物不再從心中產生。之後冷靜的思考往往會導致邏輯差異的發現，且一旦確認就變得不可忍受」。之後，「人們不應該對檔案研究結果有所期待，關鍵在於找到思想的一致性和增長，而不是發現有趣的好奇心……當我談論人，他們讓我感興趣僅僅是作為智慧的，頂多是作為倫理的人，……」（第VII/VIII頁）。
馬赫過於勞累以至於無法更為細緻地開展歷史研究13。如果他在歷史編史學方面有所失敗，也許是因為他忽視了必要的解釋，我們不應該對他太過嚴格。馬赫不想以一個科學史家的身份寫作，而是出於教學的目的，作為一位評論物理學家工作。他寫《力學》不是為了正確展現其歷史，而是為了使得牛頓力學正確；不是在歷史意義而是在科學意義上討論牛頓的成就。他努力為自己、學生和讀者推論，物理學特定分支沿著邏輯而非時間的順序發展，儘管考慮到對科學史專業學生的有用性和有趣性，這在今天仍存在一定缺點，也許缺失了一些更完美的東西。
在維也納新任歸納科學的理論與歷史教授後，馬赫覺得也許是時候發布關於「力學與力學科學的發展」和關於「熱和能科學的歷史」的講座14。他1895抑或96年第一次所做得關於「研究的心理學和邏輯」的演講，成為他最後一部著作、第一次版於1905年15的《認知和錯誤》的基礎（參見參考文獻3）。在本書前言中馬赫拒絕被稱為哲學家，因為他覺得「超驗的土地一直離我很近……我並非努力將一種新哲學引入科學，而是努力從中移除一種陳舊的哲學，大量科學家也具有這種錯誤趨勢……在實驗室或演講廳的四十年中，我有機會認識到知識進步的方法」；他集中精力在本書中解決這類性質的問題。各章收錄的思想已經在各處表達過了，但是增加了許多反思，如關於思想實驗、空間和時間、假設等章。本書末尾附了馬赫早期著作的引文摘要，可以之為核心進一步了解馬赫思想的和諧性，也對任何將來為馬赫做全面傳記的作者具有很大價值。
五
除了在布拉格廣泛的教學經驗，馬赫也為不同層次的教育編寫了許多普通物理學教科書（1980年左右），包括大學或學院物理學、中學（高中）高級和低級物理學。其中一種為了讓馬赫自己的學生使用，正如他所說，作為「本地任務」16。一種以不同標題，相同版本為奧地利體育館高年級學生使用。德國高等學校使用的兩種物理學課本以馬赫原來的版本為基礎，為適應德意志帝國學校的規則，兩位高校教師對其進行修改（1893/94），並歷經幾個版本（教科書列表已附在本文後面）。時間不允許我詳細討論這些書的全部內容，不過我至少會在作者的教育目的方面多說幾句，我也會引用一些字句，它們看起來對我們現在的教育討論具有一定重要性。
馬赫本質上並不是一個教育家，他也未就教育問題寫過詳細的東西17,也並未在物理學課本中試圖提出自己的觀點。他的基本哲學信條，即拒斥獨斷論和推斷論，推崇歷史理解和自由解釋，像是（它們）適用於教育一樣得到恰當表達。例如，他在普通物理學課本前言中寫到：「不能教條地介紹概念……而是從事實中發展而來。只有感覺需要時，才討論理論和假設。歷史時刻並非通過數據和名稱的提及，而是通過我們對起源的解釋獲得其重要性……」。馬赫沒有進行冗長的數學演繹，他認為，「（數學演繹）對理解無益，只能使獲得一個全面的觀點變得更加困難」。
在教育中，「人們必須有意識地節省智力工作。通過將事實……分解為更簡單的、周期性的片段實現節省。我們將非常熟悉這些必須單獨記住的片段。我們將新事實分解為已知片段的能力稱為對事實的解釋。為了談論一個關於一般好奇心的觀點，馬赫指出，我們只能將關於分子和原子的這些概念看作是姑且接受的假設，而非確實存在的事實（既成事實）。他承認熱和功之間的關係，例如，如果假定物體由小粒子構成並將所有物理事件看作機械的，二者的獲得很明顯；然後，人們不應該忘記這些觀念只是假設。
馬赫在課本中顯示了他對普通學生智力的謹慎洞察力。很顯然，他的教育辭彙不包括「優秀」、「創造性」、「挑戰」這些現代教育中的行話。在一次關於「教育在文學和科學中的相對功績」的演講18中，他也強調現實的和適度的目標在教育實踐中的重要性。「最重要是，年輕學生不應該為時過早地暴露於抽象概念中，應該讓他們熟悉素材...... 推遲較普遍的觀點......假如我們的年輕人不能帶著遲鈍、貧瘠的大腦進入大學，假如他們不能丟掉高中的「習氣」......必須做出很大的改變......（否則）他們將作為學習過量的可憐蟲離開......他們獲得了脆弱而無以支撐、太複雜而引發困惑的思想蜘蛛網」。
在他的自傳體文獻中，馬赫沒有特別提到他對教育的興趣，原因也許在於教育是他的日常工作。他覺得自己是一位教師，希望看起來像是從事別的職業，正如他在《感覺的分析》21（第4頁）腳註中所講得故事：在大腦疲倦的狀態下步上一輛公交車，馬赫看到一個人也從另一邊上車，並斷定對方是一位「年老的、衣衫襤褸的男教師」，同時，他突然意識到他正從一面大鏡子里看到了自己。他解釋說，「我對學生的臉應該比對我自己的更熟悉」。
六
馬赫的重要思想在他的各種教學活動中不斷發展且收穫成果。他重要著作的一種——很少有人知道（也未收錄在喬治·薩頓的《荷魯斯》中）——是一本有著較長題目《能量守恆定律的歷史和根源》19的小書，是他在布拉格活動的第一個文學成果。小書1872年在布拉格出版，1909年再版於萊比錫，1911年譯作英文。馬赫在他後來的著作中強調，這本小書包含了他關於科學方法和目標的許多思想。事實上，他後來的大量著作在許多方面是對小書所表達思想的評論。
正如標題所表明的，馬赫為自己確定的任務是探索物理能守恆觀念的來源。我以前提到過，術語和概念都相對較新，不過到1872年已經差不多被接受了。現在馬赫試圖證明，在歷史上，「這個理論絕不像人們想像得那麼新」，在哲學上，「該定理絕不會因為世界機械觀而立足或衰落，它在我們思想中的邏輯根基較此觀點（世界機械觀）更深」。這本書也包含了一篇馬赫更早期文章的再版，他曾嘗試將這篇討論堆的定義的文章發表在《物理學紀事》上，未果。因此，他1868年將它發表於相對不出名的雜誌《卡爾物理技術彙編》上。他將其收錄在這本關於能量的書中，以使它的內容引起更廣泛科學共同體的注意。
馬赫在這篇文章中已經提出物理定律是描述，而不應該像基爾霍夫兩年前提出的那樣，被構想為因果關係。關於現象我們至多可以說，他們互相依賴或我們可以決定的量之間存在一種功能關係。馬赫認為，科學定律限制了我們受經驗指導的期望；因此，定律具有限制性特徵，因為科學知識的任何增長都會導致期望限制。這些期望是確定我們在自然中的位置的心理慾望的產物。
對於科學規律的意義的一般性討論，馬赫在本書中構想了另一個主要思想，一個推論，即科學經濟學原則。知識的持續累積激勵科學家們尋找腦力勞動的減少，達到他們規律結構中的經濟學。此原則與「簡單規律」、「奧卡姆剃刀」或牛頓的科學思維規則有幾分相似；不過，馬赫將思維經濟學構想為我們文明特殊形式的基本要素。在格拉茨，他在一位同事，經濟學教授伊曼紐爾·赫爾曼的影響下形成此觀點。馬赫曾引用赫爾曼的話「科學也有經濟學或節約問題」。在《論熱》（參考文獻11，第393頁）中，馬赫也將經濟學原則與熱機的卡諾係數聯繫起來討論。
在《力學》後來的一個版本（參考文獻10，第591頁）中，馬赫追憶到，他的思想經濟學觀點通過其教學經驗得到極大發展，作為一名年輕講師，他炫耀自己為此真理的唯一一位教授。在《能量守恆》（參考文獻19，第88頁）一書中，他也說到「正如我從教師職業生涯開始就堅持的，.....我們在科學中主要關心的是思想的方便和節約」。他也強調了其（思想經濟學）與教學的聯繫，他寫到（《力學》，第191頁），「教學僅以節省經驗為目的，以一個人的勞動取代另一人的勞動」。不過，教學和研究中的經濟學對於他來說只是方法，而非目的教條。他在《熱計量》（參考文獻11，第391頁）中寫到，「獲得知識的方法具有經濟學的本質。獲得的知識被用來做什麼.....與科學方法毫無關係」。人們一直指責馬赫將思維經濟學當作科學的目的，基於這種誤解，一位偉大的物理學家可能會冒這樣的風險，嘲諷馬赫的經濟學原則將要求停止所有的科學，因為「如果我們想變得經濟，最好的方法是完全停止思考」20。
事實上，我們在現代文明中通過使用計算機接近了這個理想，在它們（計算機）的幫助下，我們在某一天有可能放棄表徵規律的公式；只要存儲所有機器記錄的觀察，在需要的時候從存儲磁帶中提取特殊信息即可。馬赫時代的節約經濟學——在家庭中節儉，在公共生活中平衡預算，現在已經被凱恩斯信貸計劃現代經濟學所取代，我們不僅在信用或信仰方面採用科學證據，而且基於科學預測的結果，準備在公共金融支出方面冒更大的風險。這樣的步驟在馬赫時代聞所未聞。
確切地理解馬赫的經濟學原則，這是一種控制科學所產生豐富或富足數據的方法，在他看來，經濟學原則是組織豐富科學材料的迫切需要之物。馬赫的經濟學是一種交流經濟學，歌德說他對限制的喜愛使他作為真正行家的工作區分於普通人。他並不是像清教徒一樣要求科學家們減少觀察的數量——奧卡姆的統一體——和申明暫停觀察。相反，作為一名光學和聲學現象研究者——他也是一位有成就的鋼琴家——馬赫是對世界所有現象的快樂觀察者，因此，對於他來說，對感覺的研究不僅僅是他多樣活動中的娛樂（之一）。
七
當然，馬赫已經意識到科學家們的確不僅要努力開展和累積觀察，而且要創造統一的、客觀的理論。他注意到，如果以「物質」、「靈魂」這樣的形而上學概念或「原子」、「功能」這樣的推測性結構為來源的話，這些理論不可避免地在物理-生理和心理學之間建立了一堵牆。馬赫在物理學、生理學和心理學方面的興趣使得對他來說尋找一個相同的立場是可行的，從一個領域轉向另一個領域時，保持共同立場不變。他相信自己在「對感覺的分析」中發現了這個共同方法，他在以此為標題21的書中提出了這個觀點。此書繼《力學》兩年之後，第一次發表於1885年。副標題「生理和心理的關係」表明，他想通過現象學中一致的確定點和對感知或經驗「元素」的介紹，努力在生理和心理的溝通鴻溝間架起一座布魯克梁。對術語的詮釋不是我們這裡的任務，但是應該提及得是，它（元素）在新實證主義哲學中的擴充使用導致「協議句子」取代「元素」。
馬赫並未否認專門科學獨立存在的價值。他樂於提出一個百科聯盟，以掩護科學，拒絕特別的、多餘的概念。美國宗教一神論者威廉·奧斯特瓦爾德的「唯能說」及後來聲稱馬赫是他們中的一員的、唯科學主義的維也納學派，他們的科學統一運動遠遠超過了馬赫的初衷。特別是維也納學派給人留下了激進和不容異己的印象22。另一方面，出於科學和政治目的，對馬赫的狂熱反對通過歪曲和含沙射影的方式扭曲了他的觀點。當馬赫表達他對形而上學的反對時，正如J.D.貝爾納讓我們相信的23，並不意味著「根據主觀觀點為一個客觀世界辯護」；他也並非由此認為他的哲學以為資產階級服務而起作用24。他對形而上學的拒絕不是由於缺乏想像力或是無力創造結構或欣賞模型和符號。在與波爾茲曼對核子物理學的討論中，他並非反對這樣的不連續空間概念，而是反對1899年原子論者粗糙的機械圖景（參考文獻11，第431頁）25。
我們不應該假定馬赫的反形而上學態度來源於對感覺的分析或是科學統一概念，儘管看起來是它的外殼。我相信馬赫對形而上學的拒絕以教學和社會經驗為基礎，這些經驗使他相信人類思想只能操縱感覺元素，不能到達更遠。或者，從馬赫著名的同胞「分析」中借用一個術語，好像他默認需要一個「檢察員」在人類大腦中起作用以約束人類的智力意願，正如在塞格爾蒙德·弗洛伊德的理論中，「檢察員」限制人類的本能慾望。在科學推測領域，馬赫希望人們是被動的，如此為不完美的人類達成一個完美的、面向人類的科學。像邁克爾·法拉第（和皮埃爾·迪昂）一樣，他堅決地關閉了科學實驗和宗教之間的那扇門。馬赫以保護科學免受人類豐富幻想和任何形式的感情主義的侵擾為由，阻隔實驗室之門，禁止入內（參考文獻15，第88頁）。他認為宗教信仰是私人事件，他拒絕科學和宗教，以及馬克思·普朗克所支持的宇宙宗教之間的任何「合約」。在一種自由和充滿人文關懷的環境中長大，使他從糾纏了許多人，例如恩斯特·雷南，的良心衝突中解脫出來；馬赫在任何時候都沒有像雷南那樣，覺得需要一種良心的考驗。另一方面，他內在開明、務實的奧地利「若瑟主義」被奧地利巴洛克風格平靜的主導精神所調和了。
馬赫從未闡明他觀點的動機，也未給我們留下他的信念大全或哲學遺囑，很顯然，他性格中並無科學激情或浮誇的傾向，這兩者很容易與創造一門綜合哲學，甚至實證主義體系齊頭並進。經過自我說服，他喜歡漫談科學；他喜歡以短篇文章分析性地而不是以演繹的、綜合的巨著呈現他的思想。除了《力學》，他的著作幾乎都是各種主題相關聯且相互獨立的短文合集。他可能偶爾會感覺到綜合力量的缺乏或自己無法歸屬於一個特定的主義；不過，正如他在《力學》中所寫（參考文獻10，第559頁），他比較願意「忍受一種不完整的世界觀而不是在一個看似完整，卻不充分的體系中尋找樂趣」。
八
認識到馬赫興趣的範圍之廣，很明顯可以看出，他既不是專家意義上的專家，也不是當前意義上的多面手。他開創了幾個研究領域，但是沒有窮盡他們的（研究）潛力，他也從自己的專門研究中抽象出了新洞見的一般原則，但並未申明它們在人類條件下具有更確定的相對有效性。他試圖通過口頭和書面語傳播他的思想精華——他拒絕稱之為哲學，但他從未變得教條。預知的直觀力量使得他能夠認識到科學未來的發展。他的靈感是反作用而不是作用：反作用於他對物理學史的閱讀和課堂情境。回溯以尋找科學過去出現的錯誤，而不是發展他的洞見以預見他有所感覺、未來可能犯的錯誤。作為一位科學史家，他對像現在的教學常常所做得那樣，將科學發展為一種輝煌的、自大的「西方傳統」而教學不感興趣。基本上，他對可能提出的問題比對現在可以給出的答案更感興趣。帶著一位好老師對人類智力能量局限的理解，他的態度的基本特點是一位開明老師的特點，是一個向他人展示如何在自我限定的範圍內觀察和賦予觀察物意義的人的特點。
因其話語性質，馬赫的文章和著作仍然能以一種新的意義共鳴為我們（現代人）講述。埃爾伯特·愛因斯坦寫到，「我們因作者構句的明晰、簡潔而感到愉快。然而，閱讀他的著作如此具有吸引力的原因不僅在於智力享受和對簡潔風格的欣賞，還因為他談及和人類有關問題時的善良、仁慈和充滿希望的信仰在字裡行間熠熠生輝」26。儘管馬赫有時表現出一種樸實的嘲諷，他作為科學文化評論家的地位從未被懷疑主義損傷。馬赫只有一次，在對普朗克不幸的攻擊做出回應時，失去他慣常的沉著27。他唯一的缺點是重複的傾向，可能與他對教師們說教式的建議有關——根據布拉格傳統——他引自《浮士德》，第一部分：「要說的話必須朗讀三次」。為了避免贅言的風格，他公開寫信給科學家，這樣做會比教育更討好。他沒有偽裝假設和偽裝文化，對科研機構和大眾沒有義務，在我們看來，他是學術世界的最後一位自由派，他珍視思想自由遠遠多於知識產權的安全與束縛。
我相信馬赫所獲得的力量大部分來源於他對教育的奉獻。赫爾巴特寫到（參考文獻6，第141頁），「對教育的興趣僅僅是對世界和人類興趣的一種表現」。對人類和社會的持久興趣激發了馬赫的所有活動，他和他的朋友波普爾·林庫持有相同的觀點，即對個體的智力和道德正義給予中等的期盼，但是對建立人類社會可行的、公正的制度寄予所有厚望，科學正是後者之一。馬修·阿諾德在大約100年前就已經發現「人文主義學者中的領袖人物付出思想和能量，承擔以他們自己的研究為內容的教學，自然科學中的領軍人物，戴維斯和法拉第們，沒有這樣做」28。阿諾德描述的狀況我們今天仍然大量存在，人們期望大學裡的科學家們非常隨意地對待教學。馬赫不是這項規則的唯一例外，但他是科學家和教師的傑出代表，他為一位科學教授日常工作的兩個部分分配了相同的權重。我認為馬赫對教學和教育的強烈使命感，在今天很難找到許多模仿者。馬赫的人格太非凡，他的活動太受時代條件的束縛以至於他無法成為我們時代可以接受的典型。但是，他所有的工作——他的實驗，他的歷史興趣，他的哲學觀點和他仁慈的個性將會被永遠銘記。而且，正如我所希望展示的，通過對馬赫教育核心問題的認知我們能夠最好地欣賞他思想的廣博和深度，及他的許多富有啟發性的反思的根源。
范德比爾特大學
原載：美·R.S.科恩等編著，董光璧等譯《 馬赫：物理學家和哲學家》，商務出版社2015年12月版.
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