马赫批判了牛顿的“水桶实验”，提出物体的运动是相对运动，速度、加速度也是相对的；物体所表现的惯性是宇宙中其他物质作用的结果。马赫的精辟见解被爱因斯坦取名为马赫原理。马赫原理提供了凭直觉理解相对性效应的方法，而广义相对论的方法则是高度数学化的。

关于牛顿的“水桶实验”，马赫在1883年出版的《力学史评》一书中写道：“牛顿的旋转水桶实验只是告诉我们，水对于桶壁的相对旋转不引起显著的离心力，而这离心力是由水对偿转让地球及其他天体质量的相对转动所产生的。如果桶壁愈来愈厚，愈来愈重，直到厚达几英里时，那就没有人能说这实验会得出什么样的结果。”“如果把水桶固定，让众恒星旋转，能够再次证明离心力会不会存在吗？”在马赫看来，根本不存在绝对空间和绝对运动，物体的运动是相对于宇宙中天体的运动；物体的惯性是宇宙中所有天体作用的结果，撤掉一个物体周围的所有其他物质，则无法去判断它作什么运动，因而它也就不再具有惯性。因此牛顿水桶实验中凹行为，并不能区分究竟是水相对绝对空间的转动，还是水相对于众星体的转动，因此也并不能由此得出存在绝对空间的结论，相反地，把水面下凹行为看成是由于水相对于众星体转动，即水桶内壁以外的所有质量的吸引和带动所造成的，则要更自然些。马赫对于我们世界的这种非常独到的哲学见解，对牛顿的绝对空间作了深刻批判。

马赫说，根本不存在绝对空间和绝对运动，是对的；但他说，撤掉一个物体周围的所有其他物质，则无法去判断它作什么运动，则是错的。撤掉一个物体周围的所有其他物质，由于物体本身有多个部分，还可作相对运动。其实马赫没有弄懂：马赫空间=“无”+“有”。马赫为反对绝对空间而提出的解决办法，则是把“无”+ “有”的空间作为一件“东西”完全抛弃掉。马赫原理提供了凭直觉理解这些效应的方法，而广义相对论的方法则是高度数学化的。

恩斯特·马赫（Ernst Mach，1838〜1916）奥地利-捷克物理学家、心理学家和哲学家。马赫数和马赫带效应因其得名。

马赫认为世界是由一种中性的“要素”构成的，无论物质的东西还是精神的东西都是这种要素的复合体。所谓要素就是颜色、声音、压力、空间、时间，即我们通常称为感觉的那些东西。在他看来，物质、运动、规律都不是客观存在的东西，而是人们生活中有用的假设；因果律是人们心理的产物，应该用函数关系取代。世界因此表现为要素之间的函数关系，科学对此只能描述而不能解释，描述则应遵循“思维经济原则”，即用最少量的思维对经验事实作最完善的陈述。

马赫的思想对爱因斯坦创立广义相对论起了一定的作用。广义相对论是对经典力学基本观念的彻底革新。马赫强调科学定律是观察的概括总结，而不是一种先入为主的真理。他不同意牛顿力学中包含的绝对空间和绝对时间的概念。爱因斯坦的相对论证明了其观点。

马赫造就了在20世纪颇有影响力的科学哲学，认为科学定律就是实验所得事实概述，造了出来为的就是让人更容易理解复杂的数据。故说科学定律同现实的联系倒不如同思维的联系密致。马赫同意玻尔兹曼的哲学，却反对他和其他提倡物理学的原子理论的人。因原子过于微小而直接观察不得，且那时候并无说得通的原子模型；原子的假说在马赫看来不甚可靠，也许是他觉得这个假说不够经济。马赫直接地影响了维也纳学派的逻辑实证主义。爱因斯坦誉其为相对论的先驱。