物理学革命的先行者

物理学革命的先行者牛顿的经典力学对于现代物理学的发展起到了重要的推动作用，是人类文明发展的重要推动力，对于帮助人们树立正确的世界观，正确认识世界、改造世界做出了重要贡献。随着科技的进步，人们发现经典力学并不是万能的，在很多方面的应用中有所掣肘，而经济的发展，迫切需要科技的支撑，经典物理学在19世纪末20世纪初受到了人们的质疑。其中，恩斯特·马赫作为当时的物理学家、哲学家、心理学家，成为了批判经典力学的先驱。

一、恩斯特·马赫

恩斯特·马赫，1838年2月出生于奥地利，1916年逝世于德国。自幼年开始，马赫便接受了良好的教育，并在维也纳学习长达5年之久，在1860年，获得了放电和感应方面的博士学位，在物理学领域的造诣颇深。马赫在当时，先后担任数学和物理学教授，精通拉丁语、希腊语、英语、法语和意大利语。退休后，其从未间断过对物理学的研究，爱因斯坦的相对论也深深受到马赫物理学的影响。

在哲学界，马赫作为唯心主义哲学家更是广为人知。他是维也纳学派的先师，更是逻辑经验论和经验批判主义的创始人，哲学建树颇深。这样的身份背景下，人们很容易忽视掉他曾经对经典物理学的批判，正是由于马赫对于经典力学的批判，才揭开了近代物理学革命的序幕，很多物理学家也深受启发，波尔、海森堡等均是其中的代表，受到马赫直接或间接的影响。而受马赫观点影响最大的，还当属爱因斯坦。由于马赫对经典力学的批判，牛顿经典力学中的绝对时间和绝对空间理念受到质疑，对惯性的理解出现了不同想法，从而动摇了经典力学的统治地位。

马赫一生主要的成就均集中体现在实验物理学和哲学领域。尤其是在物理学的各个不同领域，声、电、光、空气动力学等方面，他都取得了傲人的成就，关于这些领域的论文和科研报告多达百余篇。在物理学中，为了彪炳马赫的卓著功勋，很多物理学术语均用“马赫”来命名，如空气动力学中的马赫波、马赫角、马赫数等。

二、马赫与《力学及其发展的历史批判概论》

自19世纪下半叶开始，物理学中的新成就不断出现，经典力学中的机械自然观面临严峻挑战，物理学领域出现了怀疑论的思潮。作为当时物理学领域的领军人物，马赫于1883年出版了《力学及其发展的历史批判概论》，积极响应当下的时代背景，书中存在很多反形而上学的观念和倾向，但是，他本人也认为，并不是所有不能被直接证实的命题均为伪命题。他指出，物质也是一种抽象，不能被人们的感官所直接感知。

然而，这对当时的物理学界、哲学界产生了重要影响，尤其是对物理学界的认识论倾向，更是出现了“超越”唯物主义和唯心主义的口号，借助“经验”和“感觉”，促进了主观唯心主义的发展。同时这一思想观念也对当时的主义者产生了重要影响，为了捍卫马克思主义的纯洁性，列宁发表《唯物主义和经验批判主义》对马赫的观点进行了批判，否定了《力学及其发展的批判历史概论》中对认识论的错误认知倾向。但是，殊不知，《力学及其发展的批判历史概论》是历史性、客观性、时代性、先驱性的科学著作，对于当时物理学界的发展具有划时代的意义。这一著作的出版，标志着牛顿经典物理学绝对统治时代的终结。在书中，马赫以怀疑的经验论哲学作为批判的武器，将矛头对准了牛顿的力学先验论，对经典力学的基本概念和基本原理进行了本质揭示，为物理学的革命奠定了基础。马赫的《力学及其发展的批判历史概论》对牛顿绝对时空观进行了客观批判，迸发出了物理学革命行将到来的先声。

三、马赫在《力学及其发展的历史批判概论》中对经典力学的批判

1.《力学及其发展的历史批判概论》对牛顿绝对时间观的批判。牛顿《自然哲学的数学原理》中所强调的绝对时间观念对人们的影响根深蒂固。在《力学及其发展的历史批判概论》一书中，马赫对牛顿经典力学的绝对时间观进行了批判。马赫认为，绝对时间不能独立存在，联系具有普遍性，世界上的一切事物都具有普遍联系性，事物之间相互联系，相互依存，没有绝对的时间，离开了相互联系，时间将不复存在。而时间与事物的运动又存在明显的相关性，任何事物的运动都与时间有关，而且不存在与运动变化无关的时间。所以，经典力学中“时间是一种抽象”“时间是绝对的，是可以不与运动相比较而度量”的观点是错误的，绝对时间没有任何的实践意义、科学意义，没有存在价值，只是一种形而上学的概念而已。

2.《力学及其发展的历史批判概论》对牛顿绝对空间观的批判。牛顿所强调的绝对空间观念对人们的影响更是难以动摇。在经典力学中，牛顿为了向人们证实绝对空间的存在，进行了举世闻名的旋转水桶试验。在马赫看来，如果水桶的桶壁不断增厚，水桶越来越重，当水桶壁厚度达到几千米时，人们将会得到怎样的结果，从而对牛顿的旋转水桶试验提出了反驳意见。在《力学及其发展的历史批判概论》中，马赫明确否定了绝对空间的存在，并指出运动的相对性，为近代物理学革命的到来和发展奠定了基础。“我们不应该忘记世界上的一切事物都具有普遍联系的关系，事物之间相互依存，我们人类也不能独善其身，我们的思想更是这个世界中不可剥离的一部分。”

3.《力学及其发展的历史批判概论》对牛顿惯性概念的批判。在经典物理学中，以牛顿为代表的物理学家普遍将惯性界定为物质的固有属性，但马赫却不以为然，在他看来，惯性不应该是物质的固有属性。马赫认为运动具有相对性，与绝对空间相联系的惯性系、惯性质量和惯性力等均具有相对性，而事物处于独立空间中时并不具有惯性。也就是说，将惯性看作物质的固有属性，是完全错误的。《力学及其发展的历史批判概论》中，马赫指出惯性的成因在于不同物质间的相互作用，是单个物体和宇宙之间的动力联系所形成的。马赫对牛顿惯性概念的批判，为即将到来的物理学革命奠定了基础，尤其是对爱因斯坦的启发甚大，为爱因斯坦相对论的产生铺平了道路。爱因斯坦在《关于广义相对论的原理》中，将马赫对于惯性的理解命名为马赫原理，并表明，在当时，马赫已经看透了经典物理学的薄弱环节。如果当时的马赫不是已经到了迟暮之年，也许相对论的发现就会易主。

4.《力学及其发展的历史批判概论》为爱因斯坦引力场方程提供依据。马赫《力学及其发展的历史批判概论》一书及其中的思想观点，对后世物理学家的思考方式产生了重要影响，最值得一提的当属爱因斯坦。正如爱因斯坦所说，马赫《力学及其发展的历史批判概论》对经典力学的批判和对相对论的建立影响重大。爱因斯坦在推广狭义相对论的过程中，由于超出了传统的观念，人们难以接受，他便借助马赫的惯性相对论，对自己的引力理论进行阐述，论证了二者的一致性，并企图用马赫的原理对广义相对论进行阐述。与此同时，为了让更多的人理解引力论，爱因斯坦又借助马赫理论，将相对性原理、马赫原理以及等效原理相互联系，共同为其引力理论的阐述奠基。

马赫借《力学及其发展的历史批判概论》对经典物理学进行了本质批判，动摇了经典物理学的统治地位，对于现代物理学革命的到来具有重要意义，对后代物理学家也产生了重要影