一、马赫与爱因斯坦的交往
马赫首次提及爱因斯坦好像是在1909年。当时他在(能量守恒)第2版中加了一个新注，表示赞成爱因斯坦的相对论：
“空间和时间在这里未被看作是独立的实体，而是现象相互依赖的形式。于是，我赞同相对性原理，我也在我的《力学》和《热学》中坚持赞成它。”
也就是在这一年，马赫把他的再版书寄赠给爱因斯坦，由此引发了二人之间的通信。马赫给爱因斯坦的信无从找到，但是从爱因斯坦致马赫的信中可以看出，马赫“对相对论感兴趣”。在《能量守恒》再版的序言中，马赫首次对普朗克1908年12月的莱顿讲演做出了反应。此后，马赫一直关心着爱因斯坦的相对论和其后的研究，他在1914年致彼得楚尔特的两封信中也对爱因斯坦的相对论表示好感。
1910年初，在弗兰克的安排下，马赫在维也纳附近的住所会见了爱因斯坦 。当时马赫已是年逾七旬的老人，爱因斯坦则刚刚30出头，弗兰克则是20多岁的小伙子。弗兰克回忆当时见面的情景：
“马赫经受了严重偏瘫的折磨，从他的岗位退休了。他住在维也纳郊区的一所房子内，从事他的研究，偶尔接待来访者。进入他的房间，人们看到一个蓄着蓬乱的灰络腮胡子的人，这个人脸庞一半显得温厚，一半显得狡黠，看起来像一个斯拉夫农民。他说：‘请大声给我讲话。除了我的其他令人不快的特征外，我几乎全聋了。’”(PSL，xvi—xvii)
这次会见时间不长，似乎没有触及相对论，也许马赫回避它，或者态度不明朗。爱因斯坦力图说服马赫接受玻耳兹曼的原子论进路。使爱因斯坦感到快慰的是，马赫在逻辑经济的意义上同意了原子假设。(El，627~628)
1913年7月，马赫在慕尼黑近郊法特尔斯特滕村为《光学》第一卷写了序言，该书由于种种原因直至马赫逝世后五年才出版。马赫在序言——该序言后来引起一场争论——中写道：
“从我收到的一些出版物中，特别是从我所收到的信件中，我推测我正在逐渐地被看作是相对论的先驱。我现在就能大致想象出，在我的《力学》一书中表达的许多思想，以后将从相对论的观点遭到怎样的解释和误解。
正如我不止一次看到的，可以预期，哲学家和物理学家将会继续讨伐我，因为我是一位在各个知识领域具有新颖思想的无偏见的漫游者。无论如何，我必须断然否认我是相对论的先驱，正如我拒绝当今的原子论信念一样。
我之所以达到不相信当前的相对论的地步，是因为我发现，相对论变得越来越教条了，此外还有一些特别的理由——基于感官生理学的考虑，认识论的保留，尤其是从我的实验得出的洞察——把我引向这样一种观点，这一切必须留待以后讨论。
致力于相对论研究的不断增加的思想的确将不会丧失；它对数学而言已经是富有成效的，并且具有永恒的价值。然而，作为一种能够在众多新观念扩大的领域中找到位置的理论， 它将会在未来某个时期在世界的物理学概念中保持自己的地位吗?在这门科学的历史中， 它将证明不仅仅是昙花一现的灵感吗?”
虽然无法肯定爱因斯坦上中学时是否学习过或听说过马赫有影响的物理学教科书，但是在上大学期间(1896～1900)，他在贝索的推荐下首次(1897)读了马赫的《力学》，同时还自学过带有强烈马赫色彩的弗普尔的电磁学教科书。在“奥林比亚科学院”时期(1902~1905)，爱因斯坦又一次和他的几位挚友一起学习、讨论过《力学》。1904年，在“马赫主义”大本营的苏黎世，爱因斯坦还参与了一个马赫取向的小团体的活动。1911年，爱因斯坦到马赫思想影响浓厚的布拉格大学任教，他还与许多著名学者一起签署了实证哲学学会宣言，在柏林掀起了学习和宣传马赫思想的运动。在1909年至1913年间，爱因斯坦给马赫写了四封信 ，其中第三封信未署日期 。这四封信透露出这样的信息：爱因斯坦钦佩马赫的力学著作和充沛精力，肯定马赫天才的科学贡献和巨大的认识论影响，并特别推崇马赫是相对论的先驱(未用“先驱”一词)，表白在马赫与普朗克争论中站在马赫一边，自称是马赫的“虔诚的学生”。
在马赫和以马赫为首的批判学派的影响下，爱因斯坦早期哲学思想带有强烈的怀疑的经验论的色彩。广义相对论的成功(1915年11月)使爱因斯坦看到，科学理论具有高度抽象、思辨和虚构的特征，感性知觉并不是至高无上的，纯粹思维在某种意义上可以把握实在。就这样，爱因斯坦不得不做出痛苦的抉择，逐渐地、缓慢地偏离和背弃了马赫，“转变”到霍耳顿所谓的“理性论的实在论” ，或我杜撰的“科学理性论” 和“综合实在论” 。虽说爱因斯坦在1916年3月14日还写了悼念马赫的动人的颂词(El，83~90)，但是在1917年4月29日和5月13日写给贝索的信中，却把马赫喻为堂吉诃德的“瘦马”和“小马”，并批评马赫只能破坏而不能创造 。1921年，马赫遗著《光学》出版了。恍然大悟的爱因斯坦深感失望和痛苦，他于1922年4月6日在巴黎同科学家和哲学家讨论问题时，首次正式地、公开地批判马赫，《法国哲学学会公报》和英国《自然》周刊在1923年对此作了详细报道。(E1，168~169)此后，爱因斯坦还利用有关场合，对马赫思想进行了全面的清算，不过他仍然实事求是地多次尊称马赫是相对论的“先驱”(El，273)。
二、爱因斯坦对马赫的批评及其辨析
关于爱因斯坦对马赫思维经济原理的批评，我们已作了论述。现在，我们拟就爱因斯坦对马赫批评的其余几个主要方面，逐一加以讨论和分析。
1．爱因斯坦批评马赫哲学“不可能创造出什么有生命的东西，只能扑灭有害的虫豸。”(E3，432；1917年)
这话说得绝对了，而且也不完全符合事实，是一种有着强烈感情色彩的私下议论。诚然，马赫哲学，尤其是他的实证论如斯图迪(E．study)所说，是“一种依然完全不满足的存在，一个饥饿的、捕食牺牲品的哲学猛兽。” 但是，它决不是“否定论”，它并非只有破坏性而无建设性。事实上，它对相对论和量子论的建立都起过直接的和间接的促进作用，因此连普朗克也认为应给马赫哲学以荣誉，因为马赫哲学在“科学破产”的声浪中为科学谋求了稳固的基础。马赫在哲学上也有许多创新，在当时乃至现在都产生了，并将继续产生不可低估的影响。在科学上马赫的时空相对性、马赫原理、广义协变、等价原理、近接作用、物理学与几何学的结合、把动力学化归为运动学、现象论物理学等思想，以及有关科学方法论和探索心理学的论述(比如思想实验、幻想和想象力、直觉、科学美等)，都作为爱因斯坦的建设性的成分溶入爱因斯坦的思想和理论之中。
其实在爱因斯坦之前，就有人对马赫存有类似的批评和误解。马赫在为自己辩护时说：
“我的著作中貌似破坏性的倾向，仅仅是针对掺入我们概念中的多余的、会迷误人的东西。这样，我相信我就把心理的东西与物理的东西、主观的东西与客观的东西的对立，正确地归结为本质的东西了，同时也就把传统的迷信的观点清洗出去了。这样做并没有改变科学地建立起来的观点，同时却为新的观点获得了地盘。我也不愿意以自满自足、不知悔悟的态度，摒弃值得认识和可以认识的东西，去代替挽诗哀悼或仰天长叹的‘不可知论’。”
尽管马赫的意图“不是旨在把新哲学引入科学，而是旨在从科学中清除旧的和僵化的哲学” ，但是他并未忘记哲学的综合功能和探索功能，他为此做出的许多可贵的新尝试和有启发性的新成果就是明证。
不可否认，在理论物理学领域，马赫的批判气势或多或少地掩盖了创造性思维；他的批判思想的摧陷廓清的历史作用，也使建设性的作为相形之下显得有些黯然失色；而且，马赫也许没有意识到，摒弃把力学作为物理学基础力学自然观，并不意味着物理学没有类似的共同基础(爱因斯坦终生都在为构造这样一个基础而努力)。但是，我们没有理由苛求旧秩序的批判者和启蒙者都是新秩序的建设者和创造者，更何况马赫并不是严格意义上的理论物理学家(他是一位出色的实验物理学家!)。也许爱因斯坦献给牛顿的颂词同样适用于马赫：“你所发现的道路，在你那个时代，是一位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的唯一道路。”(E1，14~15)这才是所谓的历史的辩证法。
2。爱因斯坦批评马赫说：“他不仅把‘感觉’作为必须加以研究的唯一材料，而且把感觉本身当作建造实在世界的砖块，……只要他把这种想法贯彻到底，他就必然会不仅否定原子论，而且还会否定物理实在这个概念。”(E1，438；1948年)他还批评马赫“忽略了”“这个世界实际上是存在的”(E1，213；1926年)，马赫认为“感觉材料是唯一的实在”(E3，394；1952年~1954年)，事实本身能够而且应该为我们提供科学知识”(El，22；1946年)。
爱因斯坦的这些批评实际上分为两个方面，即是从认识论或知识论和本体论上对马赫感觉论的经验论的批评。爱因斯坦的前一半批评确实有一定的道理，但把话讲得绝对了。马赫的感觉论的经验论确实有些过于激进、过于彻底了，他把感觉经验和感性事实的作用过分看重了，而在一定程度上轻视或低估了概念化和理论化的作用。在马赫看来，“感性事实既是物理学家用思想适应经验的一切活动的出发点，也是它们的目的。”(GJ，251)“对于物理学家来说，测量单位是建筑的基石，概念是建筑工具，而事实是建筑的结果。” 诚然，马赫的类似言论也有其理由，因为科学的智力之树毕竟扎根于经验的土壤：它从感性事实中萌生，最终要用感觉经验检验。但是，感觉经验终归难以支撑庞大的科学系统，而且经验并非都十分可靠，它在质上和量上也很欠缺。虽然有些科学概念(比如力、温度等)必须从经验中汲取营养和力量，但是另外一些概念(比如熵、量子、夸克等)距离感觉经验实在太遥远了。因此，波普尔拒斥“经验科学可以还原为感性知觉”的观点(马赫在某种程度上持有这样的观点)；他虽然承认科学有经验基础，但他用轻蔑的沼泽地隐喻(是否又在相反的方向上走过头了一些?)来诠释这个经验基础。
在这里请不要忘记我们前面的论证：马赫并不是一位极端的或狭隘的感觉经验论者，他也肯定了科学中的种种智力因素的巨大意义，强调“概念的形成对科学来说是多么重要”(KE，98)，并为有人批评他“过分的重视感性和相应地不了解抽象作用和概念思维的价值”作了强有力的辩护(GJ，280)。而且，马赫在不同场合多次讲过类似下面的偏向于理性论的言论：
“与观察(因为总是有大量的和复杂的附属环境的影响)实际上能够保证的相比，理论则更简单、更精确地描述了事实，只有理论符合明确的决定性的理想。理论的这种精确性能使我们通过一系列相等的或不等的步骤，演绎出具有深远意义的与该理论一致的推论。”(KE，357)
费耶阿本德正是罗列了马赫的一大堆同样的且具有辩证法思想的言论，列举了爱因斯坦的一系列强调感觉经验重要性的论述，认为马赫是辩证理性论者，而爱因斯坦是非理性的实证论者，他的论述更接近马赫，更接近实证论。 尽管我们不同意费耶阿本德的最终结论，但是他据以立论的材料确实说明，马赫并非绝对地“把感觉作为必须加以研究的唯一材料”，并非绝对地认为“事实本身能够而且应该为我们提供科学知识”。
尚须注意的是，马赫所谓的“事实”并不是仅指“感性事实”，它的涵义更为广泛。马赫认为，除了以概要的形式收集尽可能多的事实外，自然科学还有另一个问题，即把比较复杂的事实分解为尽可能少、尽可能简单的事实，这就是说明。正是在这个意义上，马赫赞同迈尔(I．R．von Mayer，1814~1878)的观点：“如果一个事实在它的所有方面都被认识，那么事实用那种知识就被说明了，科学的问题也就终结了。”(HR，58)
至于爱因斯坦从本体论上的批评，在下一章论述马赫所谓的“唯心论”时再详加探究。不过，马赫并没有想用感觉作为构造物质论者或朴素实在论者的独立于人的外在世界的砖块，他至多只是把它当作构成唯一的现象世界的要素而已。而且，马赫并未否定物理实在，他的实在原理只是把物理实在限定于可观察的现象领域，他是偏爱关系实在而不喜欢实体实在的关系实在论者。他认为物理要素是不可怀疑的，朴素实在论的观点的价值怎么高估也不过分。在这个问题上，爱因斯坦有些过分拘泥于朴素实在论的独立于人的外在世界的观点子，这也是他与玻尔争论长期未能获胜的重要原因之一。要知道，自然界先于人而存在，生命的统一性先于自我和客我的区别而存在，人又先于自然科学而存在；自然界是一次给定的，人以及人的思想又是自然界的一部分；因此，以自然界为研究对象的自然科学也是人为的和为人的，以客观性著称的科学理论也是主体间性的。诚如马赫所言：“改变人的眼睛，你就改变了他的世界概念。”(PSL，82)
3．爱因斯坦批评马赫“相信毋须自由的概念构造”，“他没有正确阐明思想中，特别是科学思想中本质上是构造的和思辨的性质；因此，正是在理论的构造的这一思辨的特征赤裸裸地显示出来的那些地方，他却指责了理论，……”(El，22．10；1946年)“他没有认识到概念的形成中的那自由构造的元素，他在某种程度上认为，理论产生于发现，而不是产生于发明。”(E3，475；1948年)
爱因斯坦作为一个科学理性论者，十分强调概念的自由创造和基本原理的虚构特征。其实，马赫不仅多次讲过抽象和概念在科学中的意义和价值，而且也洞察到概念形成中的自由构造元素和理论中的某种虚构成分。他指出：
“概念的选择受事实的启示；可是，看看这种选择是我们在思想中任意摹写事实的结果，则知在这件事情上留有自由的余地。”(KE，291)
马赫不赞同归纳法，他注意到，“从特殊达到较一般的情况却包含着某种任意性，这是很自然的，不同的探索者在这里采取不同的路线。”(KE，306)在谈到自然探索者所使用的时空概念时，马赫说：“我们认清在不破坏事实的情况下，能够设想任何空间的或时间的构造。”(KE，324)马赫提出的“n维离子”概念，就是这样的有用的虚构。
马赫完全了解，物理学中的两类概念都是理智的构造，其中距离感觉经验比较遥远的那类概念，更是科学家精神的最高创造。尽管这类概念缺乏返回感性知觉的直接通道，但它们的提出依然或多或少受到事实的启示，而且也不能最终违背事实。在马赫看来，在构造概念和理论时，科学家并不是完全自由的，割断回到实验室的生命线的空洞幻想对科学毫无价值，丧失与实在的接触只能导致梦一般的无节制和不幸的畸形理论。马赫反对纯粹虚构假设的科学，因为这种科学完全脱离感觉经验，使科学变成空中楼阁。
其实，在概念形成和理论构造方面，爱因斯坦与马赫的看法并无实质性的差异，而且他们都不推崇归纳法，都强调抽象、直觉、审美、想象、猜测乃至幻想的作用和价值。只不过两人关注的重点有所不同：马赫更明确地申述与感觉经验的联系，爱因斯坦则更强烈地主张思维的自由创造、理智的自由发明和概念的思辨、虚构特征(他并未离开经验基础)。
至于“发现”和“发明”问题，马赫把科学创造称为发现，共目的在于促进科学洞察或消除智力不安；技术创造则是发明，它具有实用的目的，为的是消除物质方面的困难；此外，二者之间几无差别。在爱因斯坦看来，科学家是发明还是发现理论的问题，涉及到经验材料对他们思维的影响程度。所谓发明，爱因斯坦意指精神跨越以感觉和材料为一方，以概念和原理的创造为另——方的二者之间的鸿沟；所谓发现，则意指按照现存在的模式或智力图像整理经验材料。爱因斯坦认为发明是通向创造性思维的道路，但他在文章中常常混用这两个词。由此可见，在对科学创造过程的看法上，马赫和爱因斯坦并没有实质性的分歧，至于是科学“发现”还是科学“发明”，主要是一个用词习惯和偏好问题。
4．爱因斯坦批评说：“按照马赫的看法，科学不过是一种用我们逐步摸索得来的观点和方法，把实际给予我们的感觉内容加以比较和排列的结果。”(El，84；1916年)“马赫的体系所研究的是经验材料之间存在着的关系；在马赫看来，科学就是这些关系的总和。这种观点是错误的，事实上，马赫所作的是在编目录，而不是建立体系。”(E1，169；1922年)
与彭加勒的科学理论三级结构(事实、定律、原理)和爱因斯坦用探索性的演绎法建构的逻辑严谨的原理理论——狭义相对论和广义相对论——相比，马赫似无一个比较明晰的科学理论结构构架。在马赫看来，科学是对事实的描述或整理。马赫说：“一旦经验明确地展现这些事实，而且科学已经把它们经济地、清楚地排列成序，毫无疑问我们就可以理解它们，除了从心理上把握事实之外，绝不存在什么别的‘理解’。科学不是从事实中创造事实，而仅仅是整理已知事实。”(PSL，210~211)我们已经讲过，马赫的科学观是描述论的。尽管马赫认为理论或理论观念(theoretical idea)能够扩展事实且高于观察，但仍认为它们落入需要被直接描述代替的间接描述之中。(PSL，240~241)因而，理论仅有暂时的意义，在最终科学中是没有地位的。法则、公式、定律一点也不被个别事实的集合具有更真实的价值，而仅具有经济的价值。(HR，55)更普适的物理学定律与描述并无本质的不同，它只是比较简明、扼要综合而已。(PSL，254~255)科学说明即是用要素所作的描述，它只不过把事实分解得更少、更简单罢了。(GJ，260)马赫这种科学观确实有很大的局限性，它很难容纳高度抽象、极其严谨的相对论和量子力学这样的理论体系。爱因斯坦的批评不无道理。与他的下述观点相比较，马赫的科学框架就显得太单薄了：
“事实上，表现在我们‘自然规律’中的普遍性的联系，不仅仅是由观察资料建立起来的；除非我们从理性的构造着手， 否则这些联系就无法表达和推导出来，而理性的构造不能只是经验的结果。其次，科学并不满足于提出经验规律；它倒是试图建造这样一个逻辑体系，这个体系是以为数最少的前提为根据，并把一切自然规律都包括在它的结论之中。这个体系——或者更确切地说它所代表的许多概念的总体——是同经验的对象相对应的。”(E1，368)
布雷德利认为，马赫把科学建立在“给予的”基础上，而不是建立在“理性的”基础上。在马赫看来，感觉经验是科学的基础，理论的体系化是次要的。马赫的科学观是感觉优于思维，描述优于说明，直接描述等于科学定律，间接描述等于科学理论，布雷德利批评说，不管科学描述论观点本身可能多么重要和真实，它不能是科学的全部真理。在通常的意义上，人们不能描述未发生的事，即不能描述未来。事实上，现有的科学理论比间接描述自然界作得更多，它激励创造性的才能，给予惊人的预见功能。况且，经验在交流之前并未变成科学，但交流的又不能是我们的经验，因此一些基本的陈述是必不可少的。科学家一般并未用直接描述代替间接描述，从白屈菜酸的结构式退回到黄叶片的时间和空间坐标是不可取的，也是不必要的。 赫伯特批评马赫过于近视地倾向于概略地处理现象世界给予的材料，以致不容许他自己探索科学宏伟的、统一的概念框架。尽管马赫鼓励概念的多元化，主张以不同的、互补的方式审查资料而加深对自然现象的理解，但他对普遍的理论综合感到不安，总担心包入危险或引进形而上学。(KE，xx~xxii)
但是，也有人不同意对马赫的这些指责。弗兰克说，“经典”实证论者孔德和马赫并不认为自然定律可以简单地从经验“得到”。他们知道，必定存在着一种理论的出发点，一种为了将其结果与观察相比较而通过人的想象建立起来的原理体系。无论如何，基本符号和联系它们的定律可以看成是从那些能够经受住直接经验检查的原理出发而导出的逻辑结论，这是逻辑实证论和经典实证论共同具有的主要特征之所在。 哈勒尔(R. Haller)把马赫的科学理论结构图景概括如下：(1)一个假设的基本功能是，它导致新的观察和实验，从而反驳或修正我们的猜测，因而开拓经验。(2)然而，一个实验的否定结果，也即一个假设的伪证绝不可看作是决定性的。(3)在自然科学中，从一个前提到若干结论之确凿的确定，在可感知的实在中是不存在的，而仅在理论中存在。(4)通过任何类归纳程序获得的结果必须用演绎检验。(5)像人的任何其他创造物一样，科学也是历史的产物，而历史则易于导致偏见和墨守陈规。(6)不仅存在生命的进化，而且存在知识的进化；知识本身促进生命。(7)只有诗人的想象才使得能够发现新的问题和方法，其价值在于它是否能成功地适应或破除现有的理论结构。哈勒尔得出结论：
“思考这七条命题(可以很容易地把马赫著作中的其它许多相容命题补充在它们之中)， 就像打开本世纪科学理论的一本著作：这一切都可以毫不修改地看作为现存公认的知识财富。而且，这些想法也可以在那些人那里看到，这些人在自己的著作中把马赫列入错误理解科学的人当中。这些话无疑可以认为是对爱因斯坦的反批评。”
