恩斯特·马赫 恩斯特·马赫（1838-1916）是奥地利物理学家、哲学家和科学史家。他对感官生理学、波动动力学和科学哲学做出了基础性贡献。他以其在超音速流动中“马赫数”的概念而闻名，并强烈影响了20世纪的物理学和哲学，尤其是通过他对绝对空间和时间的批判，这为爱因斯坦的相对论铺平了道路。 第一步：认识马赫的早期背景与核心科学领域 恩斯特·马赫出生于奥地利（现捷克地区），他在维也纳大学学习物理学和数学，并最终成为实验物理学教授。他的早期研究集中在 感官生理学 和 实验心理学 领域。他深入研究人类的感觉机制，特别是视觉、听觉和运动感。例如，他研究了旋转引起的眩晕以及眼睛如何感知运动。这项工作至关重要，因为它让他认识到，所有科学知识最终都源于我们的感官体验。这为他后来的哲学观点奠定了基础——即科学理论必须与可观察的现象相联系。 第二步：理解他在物理学中的具体贡献——马赫数 在物理学领域，马赫对 声学 和 流体动力学 做出了关键贡献。当物体（如飞机或子弹）在空气（一种流体）中运动时，其速度与当地声速的比值被定义为“马赫数”。 马赫1 代表速度等于声速（即“音障”）。 小于1 是亚音速。 大于1 是超音速。 这个概念之所以重要，是因为当物体接近或超过音速时，空气的流动特性会发生根本性改变。马赫数成为了描述和分类这些高速流动现象的一个不可或缺的无量纲参数，至今仍在航空航天工程中普遍使用。 第三步：探讨他的哲学思想——马赫主义与对牛顿的批判 马赫最深远的影响可能在于他的科学哲学，通常被称为“马赫主义”或“经验批判主义”。 核心原则 ：他认为，科学的唯一基础是 感官数据（感觉） 。诸如原子、分子等概念，如果无法被直接观察到，在当时的他看来只是有用的“思维工具”或“数学模型”，而非物理实在。他坚持认为，科学理论应该只包含能够被感官经验证实或否证的元素。 对牛顿的批判 ：马赫对艾萨克·牛顿关于 绝对空间 和 绝对时间 的概念发起了强有力的挑战。牛顿认为，空间和时间是独立于其中物体而存在的固定背景。马赫则论证说，我们关于空间和时间的任何知识，都来自于物体之间的相对运动和相互作用（例如，通过观察两个物体的相对位置变化来感知运动）。他认为，没有参照物的“绝对运动”是毫无意义的。这个观点后来被称为“马赫原理”。 第四步：认识他对现代物理学的深远影响 马赫的哲学思想直接启发并影响了新一代的物理学家。 对爱因斯坦的影响 ：阿尔伯特·爱因斯坦公开承认，马赫对绝对时空的批判是他发展 狭义相对论 和 广义相对论 的重要灵感来源。相对论的核心思想——所有运动都是相对的，以及时空结构与物质和能量分布密切相关——与马赫的原理产生了强烈的共鸣。爱因斯坦甚至将马赫誉为“相对论的先驱”。 对量子力学的影响 ：马赫强调观察和测量在定义物理现实中的重要性，这也与后来量子力学的某些解释（如哥本哈根诠释）产生了思想上的联系。 总结：科学与艺术的桥梁——一种整体的世界观 恩斯特·马赫是一位典型的跨界思想家。他不仅是一位严谨的实验物理学家，也是一位深刻的哲学家。他将对感官知觉的科学研究与对科学基础的本质的哲学反思结合在一起。他的工作体现了“科学家与艺术家”的共通之处：对世界敏锐的观察力、挑战传统权威的勇气，以及构建一个连贯、统一的世界观的追求。他的遗产不仅在于一个物理参数（马赫数），更在于他彻底改变了我们思考空间、时间和科学知识本身的方式。