Мах подробно анализирует мыслительную деятельность человека, выделяя особо два направления: приспособление мыслей к фактам и приспособление мыслей друг к другу. Первое приспособление есть наблюдение, а второе – теория. Между наблюдениями и теорией трудно провести четкую границу, ибо почти каждое наблюдение совершается уже под влиянием теории, а при достаточной важности наблюдение со своей стороны оказывает влияние на теорию. Что касается приспособления мыслей к фактам действительности, то он так описывает влияние факта на мыслительный процесс: «…итак, когда мы применяем абстрактные понятия к факту действительности, то этот последний действует на нас как простой импульс к чувственной деятельности, которая создает новые чувственные элементы, а эти последние могут определять дальнейший ход нашей мысли в соответствии с этим фактом. Нашей деятельностью мы обогащаем и расширяем слишком бедный для нас факт. Мы делаем при этом тоже самое, что делает химик с бесцветным раствором какой-нибудь соли, осаждая из него при помощи определенной операции желтый или бурый осадок, который может дифференцировать ход его мыслей. Понятие физика есть определенная реакция, обогащающая какой-нибудь факт новыми чувственными элементами»85.
Касательно второго направления мыслительной деятельности, т.е. приспособление мыслей друг к другу, Мах пишет: «Все новое, необычное и удивительное действует как раздражение, привлекающее к себе внимание. Те или иные практические основания либо просто одна лишь интеллектуальная неудовлетворенность могут побудить волю к устранению противоречия, к новому приспособлению мыслей. Таким образом возникает намеренное приспособление мыслей – исследование»86. Приспособление мыслей друг к другу обуславливает логическое очищение мышления и является характерным и преимущественным признаком науки, в отличие от обыденного мышления, которое довольствуется службой практическим интересам.
Представления постепенно так приспосабливаются к фактам, что дают достаточно точную, соответствующую биологическим потребностям, их копию. Точность приспособления, соответствия представлений фактам определяется требованиями той конкретной ситуации, того момента времени, когда оно образовывалось. Но так как интересы и обстоятельства меняются от одного случая к другому, то и результаты приспособления в различных случаях не всегда точно совпадают друг с другом. Биологический же интерес вновь побуждает к поправке одних представлений другими. Между обоими процессами – приспособление мыслей к фактам и приспособление мыслей друг к другу – в действительности трудно провести резкую грань. Уже первые чувственные впечатления зависят от прирожденного и временного состояния организма, а позднейшие чувственные впечатления зависят от прежних впечатлений. Так, почти всегда первый процесс усложняется вторым.