关于能的各种形式，如热、光、电、磁、化学能和机械能之间关系的科学，是因研究磨擦生热和热通过蒸汽产生机械能而兴起的。在十七世纪，一些自然哲学家，其中较著名的有培根、波义耳、胡克和牛顿，都认为热是物体微粒的机械运动，运动的速度随着温度而增高。随着十八世纪化学的发展，热结果被看作是一种没有重量的物质，称之为热素。固体的融化和液体的蒸发都被看作是热质和固体物质或液体物质之间的一种化学反应。
按照热素说，磨擦生热是由于磨擦的两个物体放出了和它们化学结合或机械混合的物质，由之得出热量和产生热的磨擦量应该成正比。公元1798年，从美国移居欧洲的科学家伦福德（Rumford‘公元1753－1814）在慕尼黑钻造炮筒时，观察到产生的热量和钻磨量或多或少是成反比的。钝钻头比锐利的钻头给出更多的热，但是切削反而少，这和热素说恰巧相反，因为根据热素说，锐利钻头应当更有效地磨削炮筒的金属，并从中放出更多的与金属结合的热质。伦福德发现一只简直不能切削的钝钻头，竟能在二小时四十五分种内使十八磅左右的水达到沸点。这样多的热完全是由机械能产生的，因此伦福德的结论是热本身是机械运动的一种形式。
热的唯动说在当时并没有为人们广泛接受，不过伦福德却找到一个信奉者，那就是后来在皇家学会的亨弗利？戴维。戴维在公元1799年做了一个实验，在真空中用一只钟表机件使两块冰相互磨擦，整个实验仪器都保持在水的冰点。他断言有一些冰因机械磨擦结果而融化了，因此戴维根据这个实验设想热是“一种特殊的运动，可能是各个物体的许多粒子的种振动”。托马斯？杨在公元1807年提出一个稍为不同的热之唯动说，他根据赤热物体给出的辐射热和光谱红外区的热效应的研究，设想热或许是象光一样的波动。可是热之唯动说在当时很少有人支持；直到十九世纪五十年代，人们多半普遍接受的是热的物质说，即热素说。
与此同时，法国人正在研究控制蒸汽机把热变为机械能的各种因素。这些因素在英国人那里并没有人进行过充分的研究，虽则那时在英国使用蒸汽机已经超过了一百年。瓦特曾经画过一张器示压容图，用图示形式说明蒸汽压力如何随蒸汽机中汽缸的有效容积而变动，但是不论瓦特或者其他的英国科学家，那时好象都没有从这张图推论出什么来。英国的工程师，如瓦特，大都是自学出来的，但是十九世纪早期的法国工程师则是在多种工艺学院和理论科学家一同受到训练的，所以倒是他们比较能够从事蒸汽机理论和一般机器理论的研究。
法国的理论科学家和实用工程师都研究了热的问题，而且一般说来，他们两者都采纳了热物质说，把热素看作是一种没有重量的流体。属于多种工艺学院理论物理学派的傅立叶（Joseph Fourier，公元1768－1830）在公元1822年了《分析理论》，处理了热在固体中的流动，这是一种新的数学分析方法，也处理了笛卡儿曾经建议过但没有加以发展的量纲理论。傅立叶主要关心的是热的传导现象，根本不管热的机械效应。傅立叶注意到物体受热而膨胀并产生机械力，“但是当我们研究热的传播定律时，我们计算的并不是这些膨胀现象。”傅立叶事实上认为研究热现象是有别于力学的一门科学。傅立叶写道：“存在着范围很广的各类现象”，“都不是由机械力产生的，而完全是由于热的存在和积聚的结果。这一部分的自然哲学不能放在力学理论的下面：它有其本身所特具的原则，而且它根据的方法和其他精密科学的方法是相似的。”
另一方面，法国的工程师主要关心的则是热效应和机械效应的关系。在公元1824年，一位法国陆军工程师萨迪？卡诺（Sadi Carnot，公元1796－1832）发表了《谈谈火的动力》，企图分析蒸汽机和一般热机决定热产生机械能的各种因素。卡诺引起人们注意这样的事实，即蒸汽机里的热是从高温部分，即锅炉，流向低温部分，即冷凝器；在这个过程中，通过汽缸和活塞产生了机械功。在这方面，卡诺认为蒸汽机和另一种原动机水车是相似的。卡诺写道：“我们可以恰当地把热的动力和一个瀑布的动力相比。瀑布的动力依赖于它的高度和水量；热的动力依赖于所用的热素的量和我们可以称之为热素的下落高度，即交换热素的物体之间的温度差。”
两者的类似以及这种类似所根据的热素说，使得卡诺得出一个不正确的结论，即在蒸汽机操作的过程中，热并没有损失或者变为机械能。他认为高温锅炉放出的热量，和低温冷凝器所接受到的热量是相等的。可是这种类似也使他获得有益的见解，即一部蒸汽机所产生的能量，在原则上，完全依赖于锅炉和冷凝器之间的温度差和由锅炉传到冷凝器的热量。这样看来，一切蒸汽机和一切热机，如果在同样温度之间工作，就会具有同样的效率。他指出如果这个结论不正确的话，永动机就将是可能的，以此证明这个结论人，即熟知的卡诺原理。如果两台完善的热机在同样温度之间操作，不具有同样效率，那末效率高的机器就可能驱使效率低的机器反转，把热从低温抽到高温，这一来就会使热的状态保持不变，然而却连续地产生出纯粹多余的机械能。卡诺认为永动机是不可能的，因此他假定一切热机在同样温度之间操作，不管它们的操作方式怎样，或者用来传热和工作的材料是什么，效率都是一样，这就是说，不论这些机器是涡轮机或者是汽缸发动机，也不管它们使用的是蒸汽，是空气或者其他操作材料，效率都是一样。
后来，卡诺在公元1830年，在意识到他把蒸汽机和水车相类似并不确切，有一些热在机器操作过程中转变为机械能，因而就丧失了。因此他就放弃了热素说，而采纳热只是各种物体中许多微粒运动的看法，热和机械能可以相互转化和等价的。可是卡诺在公元1832年霍乱瘟疫中病故，而他记在笔记本中的后期见解直到公元1878年方才发表。卡诺的早期根据热素说的研究工作由另一个法国工程师，巴黎桥梁道路学院教授克拉佩龙（Clapeyron，公元1799－1864），加以发展。公元1834年克拉佩龙恢复了或者重新发现瓦特的器示压容图，它表明蒸汽机一次操作循环中压力怎样随着汽缸的容积而变化。他指出压力-容积图的面积为一循环变化所作的功提供了估计，而且他提出可以由所作的功和这一循环中所供应的热量之比来给出一台热机效率的测量。
卡诺工作的重要性通过克拉佩龙才被人知悉，直到十九世纪五十年代才普遍被人意识到；在当时，人们的注意力重新转到从机械运动和其他能源产生热的问题上来。在德国，这个问题是通过化学和生物学的观点来趋近的。拉瓦锡曾经证明热量和动物呼出二氧化碳量之比，大致上等于烛焰产生的热和二氧化碳之比。由此可见，热血动物的热好象并非不可能是从它们吃的食物燃烧的化学能产生的。过去在巴黎受过教育的李比希则设想动物的机械能，以及它们的体热，可能来自它们食物的化学能。德国科学家在这个问题上的意见并不一致，有些主张有机体的活动力是与生物所特有的一种活力有关。李比希的一个学生弗里德里希？莫尔（Friedrich Mohr，公元1806－1879）则采取一种机械观；据此他推出所有各种不同形式的能都是机械力的表现的见解。莫尔在公元1837年写道：“除了已知的五十四种化学元素外，自然界还存在着一个动因，这被称之为力；在适当的条件下可以表现为运动，凝聚、电、光、热和磁……热因此并不是一种特殊的物质，而是各种物体中许多最小部分的一种振动。”
这样的见解在公元1842年又被罗伯特？迈尔（Robert Mayer，公元1814－1878）提了出来。罗伯特？迈尔是巴伐利亚省海尔布隆的一个医生，当他在热带的一艘船上作医生时，他注意到病人的静脉血比他在欧洲看见的颜色要红些。他把这种区别归之于在热带条件下静脉血含有较多的氧，而氧所以多出来是由于提供体热燃烧掉的食物减少的缘故。这种现象看来支持体热来自食物化学能的见解，而且迈尔假定肌肉的机械能也来自同一来源，机械能、热、化学能都是等价的，并能相互转化。在回到德国以后，迈尔又进一步研究了这个问题。从本世纪初开始人们就知道气体向真空中膨胀，并不发生热的变化，但是气体反抗压力膨胀，就要作机械功，就要吸热。迈尔看出在第二种情况下，机械功是由所吸收的热产生的，两者是等价的，并且根据已发表的关于伴随气体膨胀的热变化的资料，他计算了等价于一定数量的机械能的热量。
迈尔的论文和原先莫尔的论文一样，被德国主要物理学杂志的主编波根道夫退回了，理由是论文里没有实验工作。这是波根道夫和其他德国物理学家的一个确定不移的政策，因为他们要避免那个时期自然哲学空论的倾向。迈尔的论文终于在公元1842年由李比希和莫尔主编的一个化学杂志上发表了；从他的论文看来，迈尔是有点象个自然哲学家，尽管他的那些臆测取得了肯定的成就。他论证说，力本质上就是因，由于因是不可灭的和转化为果的，所以可以推论力同样也是不灭的和可以相互转化的。迈尔写道：“运动在许多情况下只不过产生热效应，因而热的来源只不过是由于运动。”
另一个德国人也是从生物学的现象出发，得出各种不同形式的能可以相互转化和守恒的思想的，是哥尼斯堡的生理学教授，后来是柏林大学生理学教授的赫尔曼？赫尔姆霍茨（Hermann Helmholtz，公元1821－1894）。为了反对那些活力派学说，赫尔姆霍茨论证说，活的机体如果除掉从饮食取得能以外，还能从一种特殊的活力获得能的话，那末它们就会是永动机。永动机是不可能的，这条原理因而就表明动物完全是从食物获得能的，食物的化学能被转化为等价的热量和机械功。赫尔姆霍茨进一步论证说，如果热和其他类型的能，其本身都是机械运动的各种形式，那末根据十七世纪和十八世纪确立的机械能守恒的定律，就可以得出宇宙总能量是常数的原理。赫尔霍茨关于能量守恒原理的第一篇论文，象莫尔与迈尔的论文一样，也被波根道夫退回，但还是在别处发表了。
建立能量守恒原理的实验，在英国是由曼彻斯特的一个酿酒商兼业余科学家詹姆斯？普雷斯科特？焦耳（James Prescott Joule，公元1818－1889）进行的。焦耳象迈尔以及其他人一样，深信能是不灭的，并能表现为各种形式，但是他和德国科学家不同，竭力想从实验上证明是如此；他系统测量了可以转化为一定数量热的各种形式的能量。他并且有一个全面的机械的物质世界的图景，深信热是各种物体中许多粒子的运动 ，因此热基本上和机械能是一回事。他对迈尔的自然哲学家的观点感到不能容忍，因为迈尔强调热的机械当量是一个纯粹的数字，它表达了能从一种形式转为另一形式的性质转换，而与热的机械说或任何理论模型无关。
焦耳首先研究的是电。电的研究当时进步得很快，但是焦耳和其他的大电学家戴维和法拉第不同，只集中研究电流的热效应。在公元1840年，他测量了电流通过电阻线发出的热，发现在一定时间内发出的热量和电路的电阻和通过电阻线的电流的平方成正比，这种关系就是熟知的焦耳定律。焦耳根据这一实验设想电能因阻力而转化为热了，不过他并没有忘记热有可能是一种物质即热素，并且是由电流从电路的这一部分输送到另一部分去的。公元1843年，他通过一台发电机封在盛水器里操作时所耗费的机械功，并以水温的增高测定所产生的热量，从而否定了后一种可能性。在这里，电路是完全封闭的，因此水温的增高是由于机械能转化为电，电又转化为热的结果，而不是由于热素从电路这一部分被输送到另一部分所致。焦耳在确定各种形式的能可以定量地相互转化之后，就精确地测量了用桨轮搅水时机械产生的热量，发现772呎磅的机械功产生并等价于使一磅水升高华氏一度的热量。
焦耳的研究并没有立刻引起注意。皇家学会拒绝发表他的两篇论文；对这件事焦耳并不感到奇怪，因为他知道皇家学会那些绅士科学家和工业区曼彻斯特科学家之间，在兴趣和价值观念方面都是不同的。可是到了公元1847年英国科学促进协会开会时，威廉？汤姆生（William Thomson，公元1824－1907）即凯尔文爵士注意到焦耳工作的重要性；汤姆生指出，焦耳研究的结果和法国工程师们精心建立的热机理论是矛盾的。焦耳的实验表明机械能是定量地转化为热，而法国的热机理论则指出这种倒转的变化不会发生的，热在蒸汽机里并不转化为机械能，而只是从高温降落到低温。
凯尔文开头采纳法国人的观点，因为看上去这种观点比较有利。在公元1848年凯尔文证明绝对温标可以基于卡诺的完善热机的理论来制定。到那时为止，温度是靠固体、液体和气体加热后的膨胀来测量，用同等膨胀的增量来估计同等温度的增量。可是根据不同测温材料所定的温标相互间并不完全一致。水银温度计和气体温度计就稍有不同，而且显然没有什么理由可以认为这种温度计的测量比别的温度计的测量更加基本。卡诺的理论指出一切完善的热机在同样温差之间开动，不管使用的工作物质是蒸汽，是空气，等等，其效率都一样。凯尔文因此提出在绝对温标上的同等温度增量，可以定义为温度的范围，一台完善热机将在这个温度范围以同等效能操作。后来在公元1854年，当热素说普遍被人抛弃之后，凯尔文就建议另一种绝对温标，根据这种温标，同等温度增量是一台热机产生同量功的温度范围；他并且指出这种温标和气体温度计的温标十分密切地符合。
焦耳、迈尔和其他人的观点都被在格拉斯哥的凯尔文和在柏林的鲁道夫？克劳胥斯（Rudolph Clausius，公元1822－1888）融合在热机理论里。他们注意到，当气体和蒸汽反抗外力膨胀，并完成机械功时，它们损失了热，有些热转化为机械能并在蒸汽机的操作中这样地损失掉。不同形态的能的守恒和相互转变定律的主要障碍现在被克服了，所以在公元1851年由克劳胥斯和凯尔文把这条定律作为一个普遍原理提了出来。当卡诺的热机在操作循环中热量减少时，同时却可以看出有一个量在整个循环中保持常数。热机给出的热量小于得到的热量，但是得到的热量除以热源的温度和给出的热量除以散热装置的温度，两者具有同样的数值。克劳胥斯在公元1865年称这个量为熵（entropy） .克劳胥斯指出卡诺的完善热机，正确说来，只是一种抽象，因为在日常经验中，热的物体倾向于自发地冷却，同时冷的物体则会热起来，但是如果天然物体组成一对卡诺热机，一只驱使另一只逆转，那末热的物体将永远是热的，冷的物体将永远是冷的。而在自发的热过程中，例如热传导沿着一根金属棒而下，则热量保持不变，温度却降低了。熵即热量除以温度，因此在自发的自然过程中倾向于增加，而不会如在完善热机里保持不变。这就是热力学第二定律。正如克劳胥斯说的“宇宙的熵趋于一个极大值”，热力学第一定律就是现在熟悉的能量不灭原理，“宇宙的能量恒定不变”。
克劳胥斯和其他人根据物质的原子论，对热力学的定律作了动力学的解释。气体是由运动的分子组成，气体的压力是分子撞击容器壁的结果，这个学说在公元1857年被克劳胥斯重新复活。气体的热能归属于气体分子运动的动能，这些分子的速度随着温度的增加而增加。在伦敦，麦克斯韦进一步发展了气体动力论，于公元1866年指出气体中分子的偶然撞击，将使少些分子具有比平均能量较多的能，而使另一少些分子具有较少的能。他根据概率计算出这样分子系集中比平均能量超出一定数量的能的分子的分数，这个结果后来在许多情况研究中很重要，如在化学反应或从液面与固体面逸出的分子，少数高能的分子就被设想能越过能垒并发生变化。麦克斯韦指出，对于一个能控制个别气体分子的人来说，热力学第二定律就不再保持，因为这样一个“妖”能够把快速运动的分子和慢速运动的分子分开，从而创造一种温差而不费能。凯尔文认为动植物可能包含有这种“麦克斯韦妖”，但是麦克斯韦本人认为生物和无机物体同样都遵守热力学定律。
按照原子论，热力学第一定律可以看作和早先的物体碰撞时动能不灭原理相同，因为热能等于物质分子的机械能。热力学第二定律则被奥地利物理学家路德维希？波尔茨曼（Ludwig Boltzmann，公元1844－1906）解释为能在自发运动，例如机械能转变为热或热体变冷，所涉及体系的分子倾向把能作混乱分布或麦克斯韦分布。这种分布是取最可几分布，这是最混乱或者是最无序的，而其他比较有序分布的几率比较小。因此一个体系中熵的自发增加，可以和这个体系的分子能的分布几率的增加联系起来，波尔茨曼在公元1877年证明熵是和这种几率的对数成比例的。
热力学第二定律和它的分子解释，给予时间的流逝以物理意义和方向，而这是牛顿力学体系一直没有的。原则上牛顿宇宙的力学是可逆的。从理论上说，一颗炮弹在击中靶子之后可以弹回，并循着原路折回到炮筒里来。根据热力学第二定律，这种不测事件完全是不可能的。炮弹的有序、单向的运动将会不断地被空气的磨擦阻力转化为热，这就是说，转化为空气和炮弹分子的混乱和无序的运动，最后在炮弹击中靶子时，有序的直线运动的全部痕迹全被破坏了，有序的运动转化为炮弹和靶子的混乱热运动。这样的变化是不可逆的：机械能在转化为热并且当热消散之后，世界上就永远不再受它的影响了。
能的自发消散率，例如太阳通过持续发射逐渐冷却的过程，就给出时间流逝的测量。凯尔文在公元1854年说过：“至于太阳，我们现在可以根据牛顿和焦耳的那些原理追溯和预测它的历史。”法国的鲍伊莱和约翰？赫舍尔于公元1837年独立地在好望角测量了太阳每年发出的热量。两人得出的数字非常一致；赫舍尔计算了太阳一年发出的热足以融化几百呎厚包围地球的冰层。迈尔在海尔布隆于公元1848年指出，如果太阳是一大块煤的话，那末按照这个速度，它就会在五千年之内烧光；而且他提示落到太阳上面和许多流星和小行星所含的动能，或许会为太阳每年的输出提供足够的热。英国的沃特斯顿在公元1853年独立地提出同样的假设，但是也指出如果同样密集的流星落在地球上，流星对地球的撞击就会使地球永远处在赤热状态。赫尔姆霍茨在公元1854年提出一个比较满意的假设，他设想组成太阳的大量粒子间相互的引力吸引，会使太阳收缩，从而使粒子的势能，即相互之间的引力，转化为动能，也就是说，转化为热。只要每年收缩不多的几百呎就可以说明太阳每年发出的热能，但是这一来就确定了太阳的过去和未来可能的年限。根据这个设想计算表明，太阳已经存在了二三千万年，而且还将有一千万年左右的寿命。
根据地球的冷却率，对地球的年龄也可以作出相似的估计。凯尔文在公元1862年指出，地球适于居住的年龄至多不能超过两亿年；到了公元1899年，他又把年限缩短为二千万到四千万年。这样的估计和地质学家根据按历史顺序排列的水成岩地层的总厚度，和江河三角洲新形成的水成岩成泥的沉积率定出的地球年龄的数值是相反的。地质学家按此估计水成岩的形成至少有两亿年的期限，有些地质学的计算，包括前期水成岩的形成时间在内，总计要达到四亿年光景。有些热力学家觉得地质学家一定搞错了。公元1866年凯尔文在格拉斯哥地质学会一次会议上说：“地质学理论中一场重大的改革，现在看来变得必不可少的了，目前英国流行的地质学和自然哲学的原理是直接对立的。”
赫胥黎于公元1869年在伦敦矿物学院回答说，地质学的证据象物理学的证据一样有效，可能物理学家搞错了。在公元1900年，也就是凯尔文把地球年龄缩短估计为二千万到四千万年之后的一年，地质学家詹姆斯？盖基（James Geikie）指出把地壳的压缩归之于一亿年冷却的结果，不足以说明阿尔卑斯山褶皱岩石的厚度。公元1899年，另一个地质学家张伯伦设想物理学家的那些理论说不定是不完备的，因为原子很可能具有复杂的组织和巨大的能量，并在太阳内部的某些条件下释放出来。
贝克勒尔在公元1896年发现的放射现象，导致太阳能学说沿着张伯伦所预言的方向发展，并进一步提供了一些估计地球年龄的方法，这些方法充分证实了地质学家早先的估计。人们发现铀每六千六百万年裂变百分之一，最后成为轻的铅。岩石层的年龄因此可以从岩石层中所含的铀和轻铅的相对数量来决定，结果表明地质学家所估计的水成岩年龄，其数量级是正确的，而且某些矿石早在1.985亿年交就已经形成了。
另一个受到热力学影响的领域是科学的哲学。卡诺曾证明热机的操作和构成机器的特殊工作物质毫无关系，后来的物理学家也强调热力学并不需要任何涉及物质特性的猜测或假定，因为这门科学研究的只是能的变化。热力学定律是根据物质的原子物质论来解释的，但是这种解释对热力学说来并不是主要的。热力学没有一个物质本性的理论模型照样行，老实说它不需要假定物质客观存在也照样行。由于这个缘故，某些热力学家，特别是来比锡的化学教授威尔赫姆？奥斯特瓦尔德（Wilhelm Ostwald，公元1853－1932），设想自然界的各种现象只是能的各种表现和能的各种转变，建立了所谓“唯能论”思潮的学派。奥斯特瓦尔德写道：“我们听到的，来自空气振动对耳鼓和中耳所做的功。我们看见的，只是辐射能在眼膜上做的化学功，而被感觉为光……根据这个观点，整个自然界显现为一系列在时空中变化着的能；我们从冲击到我们身体的那些部分的能来获得知识，这特别依赖于对专为接受适当能而形成的感觉器官的冲击。”
关于物质本性的假说一旦被放弃以后，能的本性的假说显得也就没有什么理由可以保留了。自然界可以看作是一连串观察到的现象，而科学就只是联系这些现象的一种活动。迈尔指出热的机械当量只是一个联系不同现象的纯粹数字，它与热之唯动说、热素说或任何其他学说都无关；正因为如此，在他看来，这个数字比任何假说都更有价值。迈尔写道：“一个单独的数字比一座装了各种假说的奢华的图书馆具有更真实和更永久的价值；企图用假说来探究世界秩序的内在奥秘，这是象炼金士的努力一样的例子。”
这样一种见解在公元1872年被布拉格的物理学教授，后来又任维也纳的哲学教授的恩斯特？马赫（Ernst Mach，公元1838－1916）加以发展；马赫对当时科学家用理论的机械模型，例如化学中使用物质的原子论，和想出各种以太连续体来解释光、电、磁现象这种普遍趋势加以攻击。他指出在热力学里，并不使用自然的机械模型，观察到的现象可以直接相互联系。他因此设想一切科学的原型是热力学，而不是机械学，而且为了排除科学中的一切假说性的推测和理论结构，热力学的方法论应当用之于其他科学。
马赫认为科学主要由一大堆观察的事实和现象所组成，它们再由若干定律和法则约束在一起。自然规律实际上只是为了记忆事实的方便和经济起见而发展的一些人为措施，因为人的心力太弱了，记不了所有观察到的事情。马赫写道：一条科学定律“不比许多孤立的事实放在一起多出一点点的事实价值，它的价值只在于方便。它只有功利价值……如果一切独立的事实，一切分立的现象，都能象我们要求关于它们的知识那样，能直接而容易地为我们取得，那末科学就永远不会出现。”
在马赫看来，科学的任务就是根据一般的关系将观察的事实分门别类，这些关系把各领域内的所有特殊事例全都描述到，而不引进任何假说或者理论模型。马赫在公元1896年称之为唯象论的物理学的这种研究态度，对热力学领域的某些研究者来说，并不是没有吸引力的，虽则大多数科学家仍旧坚持着他们的理论和他们对自然的机械模型。
对马赫及其学派的最严肃的责难要留待那些原子论的拥护者来作，因为这些原子论者成功地冲进了热力学的领地。马赫声称原子论者曾经企图“造出一个概念来，它的绝对的素朴和粗糙就象在主张物质绝对不变是物理学的基本教义一样”。可是马赫本人也没有完全摆脱原子论的影响；事实上，原子观在某种意义上构成了他的思想体系的基础，因为他认为科学家的世界是一个许多个别观察事实或者作原子理解的河流。他的一个信徒，路德维希？维特根斯坦（Ludwig Wittgenstein）毫不隐讳地说：“现存的许多原子事实的总和就是世界”。这样一种见解所根据的是，现象作为许多独立元素而被感知的那种心理学，而这个学说曾是十七、十八世纪英法自然哲学家所发展的宇宙是原子－机械模型的产物。
马赫的唯象论哲学并没有毫无争议地被通过。波尔茨曼在公元1899年抗议说，马赫已经抹杀了形而上学理论和科学理论的所有区别，而且以一维的许多个别观察事实的长流来代替时空概念的结构，使科学的概念变得贫乏了。在捍卫物质的原子论时，波尔茨曼坚持：“一个学说，能够独立地取得一些不能以别的方式取得和成就，而且，还有这么多的物理、化学和晶体学的事实替它说话，对这样的学说不应当攻击，而是应当进一步加以发展。”
在当时，原子论的确取得了显著的进展。为了说明电流通过盐溶液和通过低压气体的现象，人们提出有电子，即电的原子。液体中许多微粒的运动，首先是在公元1827年被英国植物学家布朗观察到的，使法国物理学家佩林得以确定阿伏伽德罗常数，即两克氢，或者任何其他物质克－分子量的分子的数目。所有这些和其他的发展使得马赫的拥护者奥斯特瓦尔德在公元1909年放弃了自己的主张，并接受物质的原子论。
那些以太论者也仍旧坚持他们的连续域模型，因为他们意识到和原子论一样，以太模型也是有用的。这些模型之所以有用，倒不是如马赫所强调的理由，即为了“记忆”观察的现象，而是因为它们导致人们发现新的现象，例如麦克斯韦的以太，从它所列出的方程式就导致辐射波的预言。曾发现麦克斯韦预言的辐射波的海因里希？赫兹，在公元1894年为利用理论模型说明自然过程进行了广泛的辩护。赫兹写道：“科学的首要的，而且在某种意义上是最重要的任务，就是使我们能够预言未来的经验，因而使我们能按照这个目标来指导我们目前的活动。为了从过去推出未来，并因此而获得所期望的预见，我们的步骤总是这样的：我们建立一些外界客体的主观图象或者符号，这些图象或者符号都属于这样的一种类型，即它们从理智角度推出的必然结果，也是在描述物体的本质中不变而重复的必然结果的符号，……我们一旦能够从过去的经验总和中推演出所期望的那类符号，就可以在短期内从这些符号，就象从模型出发一样，发展一些在自然世界中需要经过长时间才会出现的结果，或者能得到好象是我们亲手操作才能取得的结果。”
马赫在他同时代的卓越科学家中很少有什么信徒，但是他的哲学有一个方面在本世纪的某些地方却受到欣赏，那就是否定用理论的机械模型解释自然界的各种过程。理论物理学已经达到了采用数学模型代替机械模型，这个趋向也许可以认为从十九世纪六十年代开始的，即在麦克斯韦放弃他的以太模型，而集中精力去研究由这个模型给予他的方程式的时候开始的。特别是原子物理学家已经摒弃了为原子结构提出机械的模型。海森堡在公元1945年写道：“现代物理学的原子只能通过一个偏微分方程式在一个多维的抽象空间中来象征它。它的一切属性都是推论性的；我们不能直接赋予它任何物质的属性。这就是说，我们想象所能臆造的任何原子图景，正是由于这个缘故，都是有缺点的。按照这种直觉的方式来理解原子世界……是不可能的。”
[英]梅森
