恩斯特馬赫與原子論論文
恩斯特馬赫（Ernst Mach，1838年2月18日~1916年2月19日）是奧地利著名的物理學(xué)家，生理學(xué)家，心理學(xué)家，科學(xué)史家和科學(xué)哲學(xué)家。他的整個(gè)工作，他的精湛的實(shí)驗(yàn)，他的歷史著作，他的科學(xué)哲學(xué)學(xué)說(shuō)，將列入人類(lèi)的思想寶庫(kù)，永遠(yuǎn)受到人們的懷念與發(fā)掘。他的堅(jiān)定不移的懷疑主義和獨(dú)立性，他珍惜思想自由勝過(guò)珍惜生命安全和對(duì)智力財(cái)產(chǎn)的占有的高尚品格，他的人道主義的言論和行動(dòng)所顯示的博大胸懷，將作為一種精神財(cái)富，永遠(yuǎn)激勵(lì)著人類(lèi)自身的更新和文明社會(huì)的進(jìn)步。
然而，反對(duì)相對(duì)論和原子論，似乎成了馬赫科學(xué)生涯中的兩個(gè)污點(diǎn)。關(guān)于前者，沃爾特斯在他的近著 中一反傳統(tǒng)的成見(jiàn)，認(rèn)為馬赫1913年7月所寫(xiě)的《物理光學(xué)原理》序言是他的大兒子偽造的。這是否成定論，還有待日后見(jiàn)分曉。至于馬赫對(duì)原子論的態(tài)度，正是本文將要論述的課題。
一、馬赫對(duì)原子論態(tài)度的變化
馬赫在其科學(xué)生涯中對(duì)原子論的態(tài)度前后有所變化，大體可以劃分為三個(gè)時(shí)期。 1．贊同和懷疑時(shí)期。從1860年作為維也納大學(xué)的無(wú)公薪講師，直到1863年，馬赫對(duì)自然現(xiàn)象采取徹底的機(jī)械論解釋?zhuān)⑶液翢o(wú)保留地接受了原子論，承認(rèn)氣體動(dòng)力學(xué)理論，至少是把原子論當(dāng)作有用的工作模型或工作假設(shè)。在這個(gè)時(shí)期，馬赫仿效在物理學(xué)家中流行的觀點(diǎn)，對(duì)物理現(xiàn)象作了富于哲學(xué)性的原子論的描述。他早期關(guān)于原子論的觀點(diǎn)包括在關(guān)于多普勒效應(yīng)、毛細(xì)現(xiàn)象、氣體光譜、共振以及聲音在耳中傳播的研究中。
在1861~1862年的冬季學(xué)期，馬赫在維也納大學(xué)舉行了“醫(yī)用物理學(xué)”講座，這些講稿在1863年以《醫(yī)用物理學(xué)綱要》為題出版了。他在書(shū)中使用原子理論解釋物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。他把原子分為兩類(lèi)：與相隔距離的平方成反比的力相互吸引的物質(zhì)原子，比距離平方增加還要急劇減少的相互排斥的以太原子。他覺(jué)得物質(zhì)的原子理論比動(dòng)力理論和連續(xù)理論更能可信地解釋各種物理現(xiàn)象，熱和光現(xiàn)象也受到原子假設(shè)的支持。他認(rèn)為，以原子論為基礎(chǔ)的波動(dòng)論對(duì)物理學(xué)而言是有生命力的，因而原子論也是有生命的。
在1862年的一個(gè)短評(píng)中，馬赫探討了化學(xué)物質(zhì)明線光譜純粹力學(xué)解釋的可能性，希望能夠利用這一研究明確解釋原子理論的許多觀點(diǎn)；在1863年發(fā)表的論述聽(tīng)覺(jué)器官的文章中，他借助于可想象的任意維度探討了原子和分子的性質(zhì)。
也就在馬赫贊成并使用原子論的時(shí)候，他已對(duì)該理論持有某種程度的疑惑。在前述的《醫(yī)用物理學(xué)綱要》中，馬赫還是直率地討論了原子論的不足之處。他評(píng)論說(shuō)，無(wú)論將來(lái)可能提出什么樣的關(guān)于物質(zhì)的形而上學(xué)概念，按原子論所得的結(jié)果總有可能轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N概念，正如極坐標(biāo)公式可以在直角坐標(biāo)中表達(dá)出來(lái)一樣。他指出，作為物理學(xué)目標(biāo)的最高原理還沒(méi)有找到，我們此時(shí)只能滿(mǎn)足于所謂的原子理論。他心里很清楚，原子論還沒(méi)有受到判決實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，所有物理現(xiàn)象是否能夠還原為原子的平衡和運(yùn)動(dòng)，我們還只能猜測(cè)。他雖然借助能量守恒定律和熱力學(xué)理論在電與原子概念聯(lián)系起來(lái)方面取得了部分成功，但仍覺(jué)察到深深的暗影籠罩了電的本性問(wèn)題。在同年發(fā)表的“論聽(tīng)覺(jué)器官理論”的文章中，年輕的馬赫對(duì)把自然現(xiàn)象還原為原子或分子的力學(xué)運(yùn)動(dòng)的嘗試表示懷疑。他開(kāi)始批判性地審查機(jī)械論和原子論在科學(xué)理論結(jié)構(gòu)中的作用，把依據(jù)二者所進(jìn)行的解釋拋在一邊。
1863年夏季，馬赫就心理物理學(xué)發(fā)展的系列講演，標(biāo)志著他對(duì)機(jī)械論和原子論已失去興趣。他證明，精密科學(xué)的表達(dá)沒(méi)有必要?dú)w結(jié)為任何一門(mén)特殊科學(xué)，我們不能簡(jiǎn)單地把每一種東西都扔進(jìn)標(biāo)有質(zhì)量、時(shí)間和空間的三只桶中。基于原子論無(wú)法研究智力活動(dòng)，原子論甚至不能作為臨時(shí)假設(shè)來(lái)處理人的思維過(guò)程，他指出，大多數(shù)人習(xí)慣于使問(wèn)題實(shí)體化，但是這種觀點(diǎn)具有內(nèi)在的困難。他反問(wèn)道：“我們?nèi)绾卧O(shè)想原子呢？有色的，灼熱的，發(fā)聲的，堅(jiān)硬的？”
1864年，當(dāng)馬赫到格拉茨大學(xué)接受了數(shù)學(xué)正教授職位后，他對(duì)原子論的觀點(diǎn)發(fā)生了重大的修正。這年，他就熾熱氣體的光譜發(fā)表了第二篇短論。他說(shuō)：“……我決沒(méi)有認(rèn)為原子理論是本質(zhì)上已經(jīng)成立的東西；而寧可把它看作是有用的、暫時(shí)性的經(jīng)驗(yàn)處方，看作是接近真理的一種有規(guī)則的虛構(gòu)。” 他在同年的另一篇文章中對(duì)原子和力學(xué)解釋表示失望。但是，在此后的將近10年內(nèi)，馬赫處理感覺(jué)心理學(xué)和生理學(xué)的實(shí)驗(yàn)顯著增加了，對(duì)原子概念并沒(méi)有表現(xiàn)出特別的關(guān)心，原子似乎在馬赫的考慮中消失了。
2．批判時(shí)期。1872年，馬赫出版了《功的守恒定律的歷史和根源》，這本小冊(cè)子標(biāo)志著批判時(shí)期的開(kāi)始。它囊括了馬赫青年時(shí)期所思考的重要問(wèn)題，也是他有生之年繼續(xù)深入探討的課題：科學(xué)理論的意義和作用，生理學(xué)和感覺(jué)心理學(xué)對(duì)一般自然科學(xué)認(rèn)識(shí)論的重要性，思維經(jīng)濟(jì)原則，牛頓力學(xué)的不妥之處，原子論的毫無(wú)結(jié)果，對(duì)古典派的因果關(guān)系的尖銳批判，物理還原論，機(jī)械論，唯物論，以及一切形而上學(xué)臆測(cè)的形式。在這本著作中，馬赫把他批判原子論的觀點(diǎn)明顯地與他的自然觀、科學(xué)觀和方法論聯(lián)系起來(lái)，他通過(guò)對(duì)歷史的考察，提出了明確拋棄力學(xué)自然觀的結(jié)論，他堅(jiān)決反對(duì)亥姆霍茲和克勞修斯用原子，分子論解釋熱理論的觀點(diǎn)。
對(duì)原子論的尖銳批判也出現(xiàn)在他80年代和90年代的主要專(zhuān)題著作中。例如，在《力學(xué)力評(píng)》 （1883年）的“科學(xué)的經(jīng)濟(jì)功能”一節(jié)中，馬赫寫(xiě)道：“但是原子這一精神設(shè)計(jì)物并不是根據(jù)連續(xù)性原理形成的；恰恰相反，這是為著一定的目的而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的產(chǎn)物。原子不能被感官感知；像一切物質(zhì)一樣，它們是思維的東西。而且，原子被賦予了與迄今在物體中觀察到的屬性絕對(duì)矛盾的性質(zhì)。原子論盡管很適宜于摹寫(xiě)某些事實(shí)，但是熟悉牛頓定律的物理學(xué)家只能把它看成是暫時(shí)的幫助，還要努力以更自然的方式求得一種令人滿(mǎn)意的理論來(lái)代替它。在《感覺(jué)的分析》（1886年）中，他斷言原子論并不能適應(yīng)統(tǒng)一科學(xué)的需要。他認(rèn)為，“物理學(xué)和化學(xué)中那些人造的、假設(shè)的原子和分子”只是表示“感性要素相對(duì)穩(wěn)定的復(fù)合體”的“一種不自覺(jué)地構(gòu)成的、很自然的思想符號(hào)”。“這些理智方法的價(jià)值對(duì)于物理學(xué)和化學(xué)的特殊的、有限的目標(biāo)所起的作用是無(wú)可非議的。它們永遠(yuǎn)是把物理學(xué)和化學(xué)的經(jīng)驗(yàn)符號(hào)化的方法。”但是，它們并不能給予我們對(duì)經(jīng)驗(yàn)更多的東西。
3．在他—生的最后20年，馬赫曾做出某些嘗試，試圖使他的觀點(diǎn)系統(tǒng)化，并使之與新證據(jù)相一致。1908年，讓佩蘭以出色的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了分子的實(shí)在性。此后，尤其是1910年后，馬赫對(duì)原子理論的功效的估計(jì)發(fā)生了重大變化，他在新著作中再也沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)否定原子論的言論，并多次說(shuō)過(guò)原子理論的經(jīng)濟(jì)性。其中有三件事頗值一提。
其一，據(jù)維也納物理學(xué)家斯忒藩邁耶爾（Stefan Meyer）報(bào)道，有一次他向馬赫演示α粒子在熒光屏上產(chǎn)生的可見(jiàn)痕跡時(shí)，馬赫喊道：“現(xiàn)在我相信原子的存在了，在短短的兩三分鐘內(nèi)，我的整個(gè)世界觀改變了。”這插曲有人說(shuō)發(fā)生在1903年，但很可能發(fā)生在1910年（是年維也納鐳研究所建立）。這是否能說(shuō)明馬赫承認(rèn)原子的實(shí)在性，還是有疑問(wèn)的，因?yàn)閷?duì)馬赫這樣的人來(lái)說(shuō)，接受一個(gè)理論決不意味著接受相應(yīng)的本體論。
其二，1910年9月愛(ài)因斯坦到維也納訪問(wèn)馬赫，他向馬赫提了這樣一個(gè)問(wèn)題：如果證明了由假定原子的存在就有可能預(yù)測(cè)氣體的一種性質(zhì)——這種性質(zhì)不用原子假設(shè)就不能預(yù)測(cè)，而且這是一種可以觀察到的性質(zhì)——那么該采取怎樣的立場(chǎng)呢？當(dāng)時(shí)，馬赫是這樣回答的：如果原子假設(shè)有可能使某些可觀察到的性質(zhì)在邏輯上聯(lián)系起來(lái)，而要是沒(méi)有這種假設(shè)就永遠(yuǎn)無(wú)法聯(lián)系，那么就不得不接受原子假設(shè)。在這樣的情況下，假定原子可能存在，那該是經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)槿藗兡軌蛴纱送茖?dǎo)出觀察之間的關(guān)系。
其三，馬赫1914年6月在寫(xiě)給奧地利的化學(xué)家的信中指出，他已重新評(píng)價(jià)自己在《功的守恒定律的歷史和根源》中關(guān)于科學(xué)史和科學(xué)哲學(xué)的早期研究。他把這本書(shū)說(shuō)成“與事實(shí)不符，過(guò)時(shí)的和怪癖的”。沃爾特斯認(rèn)為，從信的上下文推斷，馬赫在這里意指在原子理論方面的進(jìn)展。這些事例雖不能充分說(shuō)明馬赫明確承認(rèn)了原子存在，但起碼可以說(shuō)明他的態(tài)度有所轉(zhuǎn)變，說(shuō)明他晚年還保持著內(nèi)心的自由。
二、馬赫不贊成原子論的理由
關(guān)于馬赫不贊成原子論的理由，有人從哲學(xué)（感覺(jué)論）上找原因，有人從科學(xué)上找原因，有人認(rèn)為二者兼而有之。L．勞登認(rèn)為，這種尋找理由的途徑雖然也有一定的道理，但并不是令人滿(mǎn)意的。
從馬赫感覺(jué)論的認(rèn)識(shí)論找原因的人認(rèn)為，馬赫斷言世界僅僅是由感覺(jué)（或要素）構(gòu)成的，任何超越于感覺(jué)的實(shí)在都是不合理的，我們就外部客體所能說(shuō)的一切只是我們實(shí)際或可能的感知的速記方式。因?yàn)樵雍头肿釉瓌t上超越于我們感官所能達(dá)到的范圍，它們根本是不可感知的，所以原子和分子論是沒(méi)有意義的。
勞登指出，—上述看法從年代上是講不通的，因?yàn)樵隈R赫成為虔誠(chéng)的感覺(jué)論者之前很久，他就對(duì)原子論的存活力和有效性發(fā)生了嚴(yán)重的懷疑。幾乎在他《感覺(jué)的分析》之前1／4世紀(jì)，以及現(xiàn)象論的認(rèn)識(shí)論之前10年，馬赫就對(duì)原子、分子論持有重要的保留意見(jiàn)。作為馬赫反對(duì)原子論基礎(chǔ)的感覺(jué)論缺乏任何實(shí)質(zhì)性的證據(jù)。否則，便要宣稱(chēng)馬赫早在發(fā)表任何認(rèn)識(shí)論問(wèn)題或一般哲學(xué)問(wèn)題之前很久就采納感覺(jué)論了。其次，馬赫對(duì)原子和原子論的大量保留與原子不能還原為感覺(jué)毫無(wú)關(guān)系。他的論據(jù)來(lái)自各個(gè)方面，而不在于他的哲學(xué)體系。最后，這種解釋無(wú)法指出，冒犯馬赫哲學(xué)的敏感性的問(wèn)題特別是原子論。因?yàn)轳R赫本人曾堅(jiān)定地指出，每一種科學(xué)理論都假定超越于我們感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)的客體，都要把精神的概念添加到我們的感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)上。可是，馬赫并未因此而反對(duì)化學(xué)元素理論、靜力學(xué)和天體力學(xué)等理論。他既不一般地反對(duì)理論化，也沒(méi)有反對(duì)他所處時(shí)代的大多數(shù)科學(xué)理論。
E．希伯特提出，馬赫拋棄原子論有兩個(gè)直接的科學(xué)理由（[2]）。一是馬赫發(fā)現(xiàn)某些經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象（尤其是元素光譜）似乎不能用原子論來(lái)解釋?zhuān)欢窃?865年后，馬赫大部分科學(xué)工作與宏觀水平的問(wèn)題有關(guān)，而原子，分子則涉及到微觀問(wèn)題。希伯特宣稱(chēng)，假如馬赫致力于物理學(xué)的其他領(lǐng)域，他會(huì)十分樂(lè)于容忍原子論。勞登認(rèn)為，這并未言中馬赫反對(duì)原子論的基本理由。假使希伯特的說(shuō)法是對(duì)的，那么馬赫對(duì)原子論的態(tài)度就應(yīng)該與他的科學(xué)研究?jī)?nèi)容一致。這就很難解釋?zhuān)R赫為何在他早期工作中利用原子論時(shí)就對(duì)原子論發(fā)生了懷疑。說(shuō)馬赫反對(duì)原子論是基于實(shí)驗(yàn)上的反對(duì)，那么奇怪的是，在馬赫論及原子論的大多數(shù)場(chǎng)合，都沒(méi)有詳述支持原子論的實(shí)驗(yàn)是軟弱無(wú)力的，他也沒(méi)有列出與他所處時(shí)代的微觀物理學(xué)沖突的經(jīng)驗(yàn)異常的詳細(xì)清單，而19世紀(jì)后期大多數(shù)反原子論者都是這樣做的。這是因?yàn)椋R赫并不關(guān)心僅僅證明原子論是假的，他更想證明原子論作為一種理論化是不恰當(dāng)?shù)暮臀ｋU(xiǎn)的。
據(jù)此，勞登得出結(jié)論說(shuō)，馬赫反對(duì)原子論既不是由于抽象的認(rèn)識(shí)論，也不是由于具體的物理學(xué)，其根源在于馬赫關(guān)于科學(xué)探索的目的和方法的觀點(diǎn)，這提供了馬赫對(duì)原子、分子假設(shè)提出大多數(shù)批評(píng)的框架。他逐一分析了馬赫反對(duì)原子論的四個(gè)主要理由，目的—理論的反對(duì)理由，解釋的反對(duì)理由，綱領(lǐng)的反對(duì)理由，推論的反對(duì)理由。
勞登的分析能給人以有益的啟示。我覺(jué)得，探討馬赫不贊成原子論的原因，必須在抽象的哲學(xué)和具體的科學(xué)之間的中介層次去尋找，即在馬赫的自然觀、科學(xué)觀和方法論中去尋拔。這是因?yàn)椋?9世紀(jì)的原子論既不是抽象的哲學(xué)理論，也不完全是純粹的物理學(xué)和化學(xué)理論，它是一種帶有強(qiáng)烈哲學(xué)色彩的科學(xué)理論。因而，在哲學(xué)與科學(xué)的結(jié)合部探討馬赫不贊成原子論的原因是恰當(dāng)?shù)摹Ａ硗猓@樣作對(duì)解釋馬赫在科學(xué)生涯中對(duì)原子論態(tài)度的變化也是自然的。假如馬赫從感覺(jué)論出發(fā)反對(duì)原子論，那么他晚年的態(tài)度就不會(huì)有微妙的變化，因?yàn)槿藗冎两褚膊荒苤苯痈杏X(jué)到原子，假如馬赫以科學(xué)的理由反對(duì)原子論，那么在佩蘭實(shí)驗(yàn)之后，他就應(yīng)該像奧斯特瓦爾德和彭加勒等人那樣，痛快地承認(rèn)原子的存在，而他并沒(méi)有這樣做。以此看來(lái)，從馬赫的自然觀、科學(xué)觀和方法論入手，也許可以找到馬赫不贊成原子論的思想真諦。
1．對(duì)于馬赫來(lái)說(shuō)，拋棄力學(xué)自然觀是與懷疑批評(píng)原子論同步進(jìn)行的，因?yàn)樵诱摫緛?lái)就是力學(xué)自然觀在物質(zhì)結(jié)構(gòu)方面的具體體現(xiàn)，是力學(xué)解釋的基礎(chǔ)之一。早在馬赫在維也納大學(xué)作無(wú)公薪講師時(shí)，他就對(duì)把力學(xué)作為整個(gè)物理學(xué)基礎(chǔ)以及一切物理現(xiàn)象都要用力學(xué)來(lái)解釋的力學(xué)自然觀發(fā)生了疑問(wèn)。他指出力學(xué)沒(méi)有明確在什么是先驗(yàn)的、什么是經(jīng)驗(yàn)的、什么是假設(shè)的之間作出區(qū)分，并批評(píng)了牛頓的質(zhì)量定義（物質(zhì)的量）。在《功的守恒定律的歷史和根源》中，他通過(guò)歷史的考察，明確提出要否定力學(xué)自然觀，因?yàn)檫@種自然觀是誤想的后果。《力學(xué)史評(píng)》是馬赫系統(tǒng)批判牛頓力學(xué)體系的著作。他在書(shū)中強(qiáng)調(diào)，力學(xué)原理盡管在一些領(lǐng)域是有效的，但決不能把它們推廣到經(jīng)驗(yàn)界限之外。“把力學(xué)作為物理學(xué)其余分支的基礎(chǔ)以及用力學(xué)觀念來(lái)解釋所有現(xiàn)象的觀點(diǎn)”（力學(xué)自然觀）是一種“偏見(jiàn)”和“神話(huà)”。馬赫由對(duì)原子論的贊成到否認(rèn)，是與他的自然觀的轉(zhuǎn)變密切相關(guān)的。在19世紀(jì)中葉，還原論的觀點(diǎn)也頗為流行，它實(shí)際上也屬于力學(xué)自然觀的思想范疇。在馬赫看來(lái)，原子論這一特殊企圖只是更為普遍的自然科學(xué)還原綱領(lǐng)的一部分。一方面，原子被看作是把自然界的一切還原為力學(xué)的媒介物，尤其是對(duì)那些難以直接還原為力學(xué)的熱、化學(xué)變化等現(xiàn)象，不可見(jiàn)的原子的行為就起著這種作用。另一方面，在把第二性的質(zhì)還原為第一性的質(zhì)時(shí)，原子同樣起媒介物的作用。
因此，馬赫批判原子論的論據(jù)是與直接反對(duì)機(jī)械論和還原論的自然觀聯(lián)系在—起的。企圖把一切自然現(xiàn)象還原為力學(xué)原子的行為，就是要人們承認(rèn)一切變化都是力學(xué)變化，一切質(zhì)統(tǒng)統(tǒng)是力學(xué)的質(zhì)。然而，馬赫斷然否認(rèn)世界上有純粹的力學(xué)現(xiàn)象，不認(rèn)為我們關(guān)于時(shí)間和空間關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)對(duì)我們關(guān)于顏色、聲音、溫度等等的經(jīng)驗(yàn)更具有客觀意義，也不認(rèn)為把所謂客觀物體的第二性的質(zhì)還原為不可感知的物質(zhì)的猜測(cè)性的第一性之質(zhì)是有健全意義的。熱、光、功、壓力等是可感覺(jué)的物體的明顯的質(zhì)，沒(méi)有必要加以還原。馬赫強(qiáng)烈地感到力學(xué)的原子論的局限性，尤其是把它用于生物學(xué)和心理學(xué)時(shí)。他認(rèn)為費(fèi)希納和其他科學(xué)家試圖用原子、分子術(shù)語(yǔ)解釋智力現(xiàn)象是“臭名昭著的荒謬”。作為一位心理—物理學(xué)家，馬赫明智地避開(kāi)了費(fèi)希納關(guān)于所有心理現(xiàn)象都能夠還原為物理現(xiàn)象的路線；作為一位物理學(xué)家，他堅(jiān)定地認(rèn)為物理學(xué)中的每一事物并不能被力學(xué)窮竭。馬赫相信，各種現(xiàn)象并不處于相互還原的關(guān)系中，每一門(mén)科學(xué)都有自己的領(lǐng)域、概念、方法。這是馬赫對(duì)原子論持異議的一個(gè)前提條件。
2．從科學(xué)觀上考察，馬赫不贊成原子論的理由可以在他關(guān)于科學(xué)理論的目的和結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)，即在現(xiàn)象論的描述觀和實(shí)證論的構(gòu)造觀中去尋找。
馬赫認(rèn)為，科學(xué)的任務(wù)不是別的，僅是對(duì)事實(shí)作概要的陳述；科學(xué)的目標(biāo)廣就是用直接可測(cè)量的諸量的函數(shù)關(guān)系來(lái)描述各種現(xiàn)象。這種現(xiàn)象論的描述觀對(duì)科學(xué)理論的要求是：通過(guò)作出盡可能少的關(guān)于存在的許諾，能夠解釋已知的自然規(guī)律，并導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)新的自然規(guī)律。為了達(dá)到這一目的，理論完全可以有效地超越我們已知的世界，可以斷言我們還未探索的現(xiàn)象的關(guān)聯(lián)。不過(guò)，它們必須受到兩個(gè)因素的制約：其一是，理論應(yīng)該導(dǎo)致我們正確預(yù)期觀察材料之間的關(guān)聯(lián)，即它們應(yīng)該預(yù)言后來(lái)的實(shí)驗(yàn)可以證實(shí)的某些定律；其二是，如果它們是科學(xué)體系中相對(duì)永久的部分，我們就必須能夠得到這樣的理論所假設(shè)的所有實(shí)體存在的直接證據(jù)。
馬赫承認(rèn)，原子論曾經(jīng)幫助科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)象之間的關(guān)聯(lián)（如化學(xué)中的定比定律和倍比定律），它曾具有巨大的啟發(fā)功能。但是，原子論早就耗盡了它的有用性，它對(duì)熱現(xiàn)象的描述就不如現(xiàn)象論的熱力學(xué)，況且人們并沒(méi)有原子存在的直接證據(jù)。馬赫的立場(chǎng)很明確：理論僅就能夠在實(shí)驗(yàn)上確定或測(cè)量的實(shí)體或性質(zhì)作出描述和斷言。但是，馬赫在對(duì)原子論的使用上并不是教條的。只要理論能導(dǎo)致發(fā)觀新的`經(jīng)驗(yàn)上可檢驗(yàn)的關(guān)系，馬赫就認(rèn)為它們?cè)诳茖W(xué)上是有用的，而不管我們是否能夠觀察到理論所假定的實(shí)體。如果我們無(wú)論如何也看不到理論所涉及的一些實(shí)在存在的直接經(jīng)驗(yàn)證據(jù)，那么我們就應(yīng)該認(rèn)為這些實(shí)體是方便的虛構(gòu)，而不認(rèn)為它們暴露了自然界的真實(shí)本體。在馬赫所處的年代，原子和分子明顯地屬于這個(gè)范疇，馬赫在1882年的講演中強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)。
19世紀(jì)的實(shí)證論，并不反對(duì)推測(cè)性的理論構(gòu)造，從孔德到馬赫，都熱情地接受了康德的能動(dòng)認(rèn)知者的觀點(diǎn)，輕視18世紀(jì)那種認(rèn)為理論是以某種方式從材料中機(jī)械地產(chǎn)生出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)主義和歸納主義的觀點(diǎn)，都強(qiáng)調(diào)理論和假設(shè)對(duì)于連貫地收集實(shí)驗(yàn)證據(jù)是先決條件。但是，實(shí)證論者對(duì)科學(xué)理論化的看法畢竟是保守的。他們認(rèn)為，一旦給定理論的目的是把事實(shí)關(guān)聯(lián)起來(lái)，一旦給定關(guān)聯(lián)的過(guò)程必須采取超越于事實(shí)的過(guò)程，就不應(yīng)該假設(shè)任何對(duì)于關(guān)聯(lián)任務(wù)來(lái)說(shuō)是不必要的實(shí)體或過(guò)程。為了整理和關(guān)聯(lián)已知的現(xiàn)象，就要提出假設(shè)和理論，這樣做就要使用機(jī)械論和實(shí)體，它們?cè)瓌t上超越了實(shí)驗(yàn)分析所能接近的東西，這便把科學(xué)和形而上學(xué)混為一談了。
馬赫揮起實(shí)證論的奧卡姆剃刀，從科學(xué)思維的經(jīng)濟(jì)原理出發(fā)，要求把一切形而上學(xué)的東西從科學(xué)中統(tǒng)統(tǒng)排除掉。他指出，不受實(shí)驗(yàn)分析和控制的任何理論實(shí)體都應(yīng)刪除，或者作為虛構(gòu)物、作為臨時(shí)性的技巧來(lái)看待。馬赫認(rèn)為原子概念就是這種形而上學(xué)的理論實(shí)體，自然應(yīng)在刪除之列。
3．從方法論的角度看，馬赫反對(duì)原子的原因在于他對(duì)假設(shè)的看法及原子論者的錯(cuò)誤推論上。
對(duì)于假設(shè)在科學(xué)中的作用，馬赫向來(lái)是持肯定態(tài)度的。但是，他也強(qiáng)調(diào)指出，不能把假設(shè)的內(nèi)容看得比事實(shí)更有價(jià)值；如果對(duì)假設(shè)的信賴(lài)超過(guò)了對(duì)事實(shí)的信賴(lài)，那對(duì)科學(xué)進(jìn)步是有害的和危險(xiǎn)的。關(guān)于假設(shè)的作用，馬赫告誡說(shuō)：一旦假設(shè)通過(guò)代替比較熟悉的觀念，而盡最大努力推進(jìn)了我們關(guān)于新事實(shí)的觀點(diǎn)，它的功能就耗盡了。一旦腳手架達(dá)到了它的目的，就應(yīng)該迅速地拆除它。假設(shè)并不是我們的目的，它僅僅是通向描述性的物理學(xué)理論的準(zhǔn)備步驟。他認(rèn)為原子和分子假設(shè)是建立在形象抽象的基礎(chǔ)上，它們作為一種不可見(jiàn)的實(shí)在還沒(méi)有從外部被規(guī)定。而且，它與實(shí)際的物理經(jīng)驗(yàn)相矛盾，與物質(zhì)連續(xù)性的觀念相對(duì)，它是一個(gè)很不經(jīng)濟(jì)的概念。
在把原子論看作是一種啟發(fā)性假設(shè)這一點(diǎn)上，馬赫并沒(méi)有否認(rèn)原子論，而且肯定了它的價(jià)值。所謂啟發(fā)性假設(shè)，即不具有存在的意義，而僅對(duì)作進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)、新的觀測(cè)或探索綱領(lǐng)有啟發(fā)意義；啟發(fā)性假設(shè)僅僅是一種工具，或者是一種手段。但是，馬赫反對(duì)把原子假設(shè)視為實(shí)在論的假設(shè)，即認(rèn)為原子論具有實(shí)在論或本體論的意義。他正是在這個(gè)意義上否定原子論的。
原子論的擁護(hù)者常常假定，他們的理論行得通的事實(shí)是這個(gè)理論真理性的推論證據(jù)（presumptive evidence）。馬赫認(rèn)為，這是靠不住的，因?yàn)樵谖锢韺W(xué)和化學(xué)領(lǐng)域，有非原子論的理論（如熱力學(xué)理論）也符合事實(shí)。在馬赫看來(lái)，科學(xué)理論必須滿(mǎn)足兩個(gè)條件：它能夠精確地解釋事實(shí)，它應(yīng)該內(nèi)在地一致。在原則上有許多不同的關(guān)于世界的理論或概念，它們都能滿(mǎn)足這兩個(gè)條件。在這種條件下，優(yōu)先選擇一種模式構(gòu)想世界而不選擇另一種模式構(gòu)想世界，完全是任意的。不同的概念能夠以同樣的精確性表示觀察領(lǐng)域的事實(shí)，原子論者的推論證據(jù)是站不住腳的。
馬赫對(duì)原子論的另一重要保留意見(jiàn)是該理論涉及到“超驗(yàn)”推理。在這里，馬赫的中心論據(jù)出自他對(duì)牛頓著名的哲學(xué)推理第三法則的解釋。該法則試圖指定條件，在這個(gè)條件下我們可以從我們已知的世界的宏觀結(jié)構(gòu)推論出他的微觀結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。但是，歸因于原子的許多性質(zhì)（如剛性、不可分性等）都不是實(shí)驗(yàn)室的物體所顯示出來(lái)的性質(zhì)。由此可見(jiàn)，原子淪者犯了一個(gè)基本的歸納推理、理論推理的謬誤，這只能引起馬赫對(duì)它的懷疑。
綜上所述，可以看出，馬赫對(duì)原子論的保留意見(jiàn)既不是起因于他的感覺(jué)論，也不起因于他的物理學(xué)，而是源于他對(duì)自然界和自然科學(xué)的總的看法，以及他對(duì)科學(xué)的作用、意義和方法的理解，換句話(huà)談，源于他的自然觀、科學(xué)觀和方法論。
三、最后幾點(diǎn)說(shuō)明
1．嚴(yán)格地講，馬赫并不是一般地反對(duì)原子論，而是對(duì)原子論持有保留意見(jiàn)。這不僅表現(xiàn)在他早年對(duì)原子論的基本贊同上和晚年對(duì)原子論的態(tài)度轉(zhuǎn)變上，即使在他批評(píng)原子論最激烈的時(shí)期，他也只是不同意把原子看作本體論意義上的實(shí)在，他仍肯定了原子論作為一種“作業(yè)假設(shè)”和“輔助概念”的價(jià)值。馬赫這一看法不僅僅是一種歷史的觀點(diǎn)，用這種觀點(diǎn)來(lái)看待今天的場(chǎng)論和基本粒子理論，豈不是富有啟發(fā)意義嗎？
2．馬赫和批判學(xué)派的其他代表人物在批判力學(xué)自然觀方面是步調(diào)一致的，這也是他們成其為批判學(xué)派的主要依據(jù)。但是，在對(duì)原子論的態(tài)度上卻不盡相同，不能混為一談。馬赫的態(tài)度前已述及，他對(duì)奧斯特瓦爾德的能量學(xué)和唯能論并不贊成。彭加勒在科學(xué)共同體內(nèi)既避免把他與能量學(xué)聯(lián)系起來(lái)，也避免把他與力學(xué)物理學(xué)聯(lián)系起來(lái)，他偏愛(ài)熱力學(xué)，但并沒(méi)有否定原子論。他只是認(rèn)為原子、分子論不能解釋所有已知的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，既不能把它視為真實(shí)的，也不能把它視為虛假的，它作為助發(fā)現(xiàn)的工具是貧乏還是豐富，依然是一個(gè)懸而未決的問(wèn)題。他在“中性假設(shè)”的意義上承認(rèn)原子論的價(jià)值，并在佩蘭實(shí)驗(yàn)之后承認(rèn)了原子的實(shí)在性。奧斯特瓦爾德早年也是一位原子論者，后來(lái)他才轉(zhuǎn)向能量學(xué)和唯能論而反對(duì)原子論。在佩蘭實(shí)驗(yàn)之后，他承認(rèn)了自己反原子論的錯(cuò)誤，但并沒(méi)有放棄唯能論的立場(chǎng)。迪昂由于專(zhuān)注于熱力學(xué)，由于他對(duì)科學(xué)方法論的一般解釋?zhuān)麖氐椎胤磳?duì)力學(xué)模型和原子論。他不相信實(shí)際已知的物理現(xiàn)象能夠方便地從粒子假設(shè)中推導(dǎo)出來(lái)，他認(rèn)為分子和原子實(shí)在性的問(wèn)題是純粹的形而上學(xué)，都在科學(xué)轄域之外。
3．在辯論原子和分子的解釋中，在反對(duì)19世紀(jì)原子論固有的力學(xué)綱領(lǐng)中，在堅(jiān)持科學(xué)從根本上是描述的，在要求微觀理論必須在觀察和測(cè)量水平上是富有成效的，馬赫講的并不僅僅是個(gè)人的看法，而是整個(gè)一代物理學(xué)家和哲學(xué)家的渴望與憂(yōu)慮。即使在原子論的最熱情的信徒中間，也普遍接受了馬赫關(guān)于科學(xué)理論是健全的和合理的方法論標(biāo)準(zhǔn)，玻耳茲曼和普朗克便是如此。
參考文獻(xiàn)
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E．N．Hlbert，The Genesis of Mach’s Early View On Atomism，Boston Studies in the Philosophy of Science VI，pp．79~105。
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馬赫：《感覺(jué)的分析》，洪謙等譯，商務(wù)印書(shū)館，1986年第2版，第24，239頁(yè)。
參見(jiàn)Motion and Time，Space and Matter， Edited by P。 K．Machamer and R。 G。Turnbull， Ohio State University Press，1976中Laurens Laudan所寫(xiě)的Chapter Fourteen。
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