科学家必须在庞杂的经验事实中抓住某些可用精密公式来表示的普遍特征，由此探求自然界的普遍原理。
——爱因斯坦
（一）
爱因斯坦刚一到专利局时，对能在那里工作就感到很满意。工作不久，他就对一位朋友说：
“我非常喜欢专利局的工作。专利局的工作与其他工作非常不同，因为这里需要很多思考。”
这样的工作正是喜爱思考的人求之不得的。后来，爱因斯坦还对别人说：
“这项工作使我掌握了多方位思考的能力，并为物理思考提供了重要动力。”
爱因斯坦与局长和其他的同事都相处得十分融洽，当时这份工作对于他来说，更重要的是报酬丰厚，约相当于两个助教的工薪，这让爱因斯坦彻底摆脱了经济上的困境。何况在8小时工作之余，他还有大量的业余时间来对他所感兴趣的问题进行深入研究呢！
所以，在伯尔尼专利局工作的几年，也是爱因斯坦思想十分活跃的年代。当时，物理学历史发展正经历着一个令人困惑，同时也预示着一场伟大的革命即将到来的时期。当历史的需要呼唤一位伟人出现时，爱因斯坦以矫健的步伐走上了历史的舞台。
在短短的5个星期之内，爱因斯坦就完成了《论动体的电动力学》这篇论文。虽然这篇论文只有短短的3000余字，但一个划时代的理论——相对论却由此诞生了。为了这3000字的论文，爱因斯坦冥思苦想了近10年。
1905年6月，爱因斯坦将这篇论文寄给了当时世界物理学最权威的杂志——莱比锡《物理学年鉴》。
早在这一年的3月和5月，爱因斯坦还曾将他当时新完成的另外两篇论文《关于光的产生和转化的一个启发性观点》和《热的分子运动轮所要求的静液体中悬浮粒子的运动》先后寄给了《物理学年鉴》。所以，现在这篇相对论论文已经是他当年寄出的第三篇论文了。
同时，他还将自己在4月份完成的一篇关于分子运动理论的论文《分子大小的新测定法》寄给了苏黎世联邦工业大学，作为申请博士学位的论文。爱因斯坦认为，这篇论文的分量要比那三篇轻得多，因此没有将其寄给《物理学年鉴》。
随后，爱因斯坦又为《论动体的电动力学》这篇重要论文写了一篇补充性的论文《物体的惯性同它所包含的能量有关吗？》。这两篇论文同时成为爱因斯坦开创相对论的重要论文。
这篇补充性的论文完成后，爱因斯坦很快又将其寄到了《物理学年鉴》。
这时爱因斯坦发现，他先前寄去的三篇论文竟然同时在1905年9月该杂志的第十七卷上发表出来。后来寄去的一篇，则在随后的第十八卷上发表了。
而那篇寄给联邦工业大学的论文，更是为爱因斯坦轻松地摘下了博士的桂冠。后来，爱因斯坦将这篇论文也寄给了《物理学年鉴》，并于同年在第十九卷上发表出来。
在当时，《物理学年鉴》这样着名的权威科学刊物，谁如果能在上面发表一篇论文，那可是一件相当了不起的事。而爱因斯坦居然一下子就发表了五篇，其中的三篇还在同一期发表，这在《物理学年鉴》史上可是从未有过的。
不仅如此，这三篇论文还同时在20世纪物理学新发展起来的三个重要未知领域——相对论、量子论和分子运动理论中都取得了重大的突破。其中的一篇，为陷入困境的分子运动新理论开辟了新的研究方向；另一篇为爱因斯坦赢得了诺贝尔奖；最后一篇不仅开创了物理学的一个新理论，还开创了物理学的一个新世纪。而其中的两篇论文，更是成为20世纪辉煌物理学新大厦的两根主要支柱——相对论和量子论的奠基性作品。
由于这五篇论文在同一年的发表，1905年也被誉为是物理学创造奇迹的一年，《物理学年鉴》被评为是创造奇迹的期刊，而爱因斯坦则被称为是创造了奇迹的人。
（二）
爱因斯坦的论文发表后，立刻引起了全世界物理学家的注意。许多科学家对“相对论”写过研究报告，有的提出很聪明的见解，有的则显得极其愚蠢。不久后，在纽约的公立图书馆中，就有500多册关于相对论的书籍和小册子，既有攻击爱因斯坦理论的，也有为他辩护的。
其实早在1887年，当爱因斯坦还是慕尼黑大学的一位学生时，两位美国教授，麦克森和莫雷，就在研究一个奇妙的问题。所有的科学家都知道地球环绕太阳转动的速度，但这两位科学家却试图找出地球在太空中轨道前进的速度。
一个移动的物体在遇到阻碍时，速度就会放慢。如果你要求一位游泳选手逆流而上，而让他的对手顺流而下，那么他必定会拒绝参加比赛。现在，麦克森和莫雷在利用顺逆两个方向测量光速时，出现了困惑。
莫雷教授是一名化学家，麦克森是一位实验物理学家，他不断地发明奇妙而精巧的仪器，目的就是为了协助他探测大自然的真相。
为了测量出正确的光速，莫雷和麦克森设计出了一种精密的仪器，分别仿照了顺流和逆流游泳者的情况，将两根管子安置在每一种情况的适当角度中。如果其中的一种顺着地球自转的方向移动，则另外一个必定会沿着反方向移动。每根管子的末端各放置一面镜子，然后在绝对相同的时间内将一道光束射入管子中。
两位教授的预测是，其中必然会有一道光束比另外一道光束提前反射回来。逆流而上的游泳者将损失较多的时间；逆着空气流动方向而进行的光束也必然会花费更多的时间。
然而，虽然两位教授将两根管子移动到各个方向，但这两道光束的速度却一直没有任何差别。这让莫雷和麦克森很困惑。
“难道我们的实验有什么错误的地方吗？为什么两道光束到达镜子的时间总是一致？难道空气中没有我们在河流中逆流而上时所遇到的那种‘逆流’吗？难道地球在其中移动的‘以太流’并没有对光线产生阻碍吗？”
最后，莫雷和麦克森终于感到沮丧了。既然已经证实地球是移动的，为什么他们的实验却指出地球是静止的呢？这种发现是相对的“新”，但又那么令人困惑。
与此同时，当时的一些杰出物理学家也研究过这个问题，并且同样感到困惑。而爱因斯坦在他的论文中回答了这个问题。
爱因斯坦称，这两位美国教授并没有失败，他们在18年前就已经正确地测出了光速。因为，爱因斯坦现在已经证明，光的速度是相同的；而且，光速是唯一的定值，不管在何种情况下，都是一样的。
但为什么光速在空中移动时不会遭遇任何阻碍呢？
爱因斯坦解释说，这是因为任何实验都不可能测出宇宙中的绝对移动。牛顿曾经说过，在遭遇外力之前，每一种物体都维持着其原来的状态，不是静止，就是出于它自己独特的移动之中。而爱因斯坦现在宣称，在地球或整个宇宙中的任何地点，没有任何一样东西是静止的。他指出，每样东西都是在移动中的——从原子到星星，每样东西都是移动的。
而且他还指出，在这样的宇宙当中，一切都处于移动状态，没有任何东西是静止的。因此，每样东西与它接受观察时的环境都是相对的。
这就是相对论学说。
这一学说对当时的世界来说，绝对是一个新奇的学说。大象与蚂蚁比起来，无疑是庞大的，可如果将大象放在摩天大楼旁边，它就显得渺小了。这是体积上的“相对”。当一个人按下电梯的“上”或“下”按钮时，他会感受到位置的“相对”变化。
在这之前，科学家们都认为，物理世界中的某些事实是“绝对的”，在任何环境下都不会发生改变。因此，爱因斯坦的相对论一提出来，立即就引起了全世界的震惊，因为他为绝对物理科学的事实带来了相对的事实，对我们所居住的世界提出了一种新的看法。
爱因斯坦因此也赢得了令人震惊的名声，而且他的一项又一项理论在其他科学家的实验室也获得了证实，这也更增加了他的名气。
（三）
在爱因斯坦提出他的相对论学说之前，牛顿和其他科学家曾提出，时间是绝对的；整个世界都是变化的，但时间却是持续不变的。他们同时还认为，空间是向四面八方延伸的、无止境的。
但爱因斯坦却打破了牛顿的这一传统理论，认为每个物体都有三个空间，而且由于每件事物实际是在移动及变化的，因此这个世界事实上是存在于三度空间中——另外加上一个第四空间。他认为，时间就是这个所谓的第四空间。
从旧金山到纽约，以前一辆篷车需要花上一年的时间，走过河流、草原和山川，才能来到太平洋沿岸的荒凉垦殖区；而现在，一架飞机不到12个小时就可以完成这段旅程了。
所以在爱因斯坦的宇宙中，不论是时间还是空间，都不会以同一个固定的方式永远持续下去，它们两者将随着观察者的位置和速度进行相对性的改变。
那么，爱因斯坦又是怎样说明时间的运行的呢？
我们都是根据地球本身自传的演进来算日子的，以地球环绕太阳的形成来计算年数。由于木星环绕太阳一周的时间比地球长，所以，木星上的一年也比地球上的一年长出许多。
如果我们能够以光速去旅行，那么就不会再有时间的存在，每件事情都可以立即发生。在我们接近不可思议的光速时，不仅我们的手表会慢下来，就是我们的脉搏也会变得缓慢。即使是在原子内部运转的电子，也会越来越缓慢。
如果我们的速度能超过光速，那么我们其实将在时间上后退。这种情况就像那首着名的五星滑稽诗中那令人惊讶的女英雄一样：
有一位年轻的女郎名叫光明
她的速度更快于光
有一天她出发
在相对论的方法下
回到家时却是在前天晚上
在有关相对论的第一篇论文中，爱因斯坦又叙述了另一个相当重要的理论：一个物体的质量，需要看这个物体移动的速度而决定。当物体移动得越来越快时，其质量也会越来越大。没人测量过质量在这方面增加的情况，因为这种变化是极其微小的，根本无法以任何普通的速度来进行计算。
因此，1905年时，科学家们不知道爱因斯坦的相对理论是对是错，但在以后的几年当中，他们学会了怎样测量微小的电子质量，同时也学会了怎样加强电子的运转速度，让它们的速度能够达到每秒14.97万千米，也就是光速的一半。
到这个时候，实验室中的科学家们才发现，爱因斯坦的预测是很正确的。
在以前，人们还认为，物质和能量是完全不同的两种东西，物质是固体的，能量是测定一个物体移动的速度有多快，或者它具有什么功用。但爱因斯坦却指出，物质和能量之间似乎有着十分密切的关系。以一般光速运转的电子具有相当惊人的能量，就因为它移动的速度快，从而使得它的质量大为增加，于是能量也就变成了质量。
相反，物质也能够转化成为能量，爱因斯坦其实已经能够算出隐藏在任何一块物质中的能量了。他提出了一个最简单，也最惊人的公式：
E=mc2
在这个公式中，E表示能量，m表示质量，c表示光速。它告诉我们，能量和质量是同一事物的两个方面，在适当的条件下，物质的质量会全部转化为能量，这个过程将释放出巨大的热量。
E=mc2解释了“质量亏损”现象，而且还将自然界中的能量守恒定律和质量守恒定律统一起来。它精辟地指出：对于一个闭合物理系统来说，质量和能量的综合在所在过程中是不变的。
这项惊人的公式，科学家们后来将它应用到了令人震惊的两项发展上。
第一，这个公式解释了太阳的秘密。太阳为什么能连续发出光和热达几十亿年，而不会像一块煤炭一般，被烧成一团灰？用爱因斯坦的学说来解释，就是将这个公式应用到太阳内部的原子上。这些原子存在于几百万度的高温中。在这种情况下，部分原子仍然不断地将它们的质量转变为能量。
第二，这个公式预示着一种新能源——核能的产生，它同样也成为建设核电站的理论基础。27年后，英国物理学家考克肖夫和华尔顿研制出了世界上第一台粒子加速器，将那个原子核分裂开来。
现在，人们对爱因斯坦的狭义相对论给予了极高的评价，称它动摇了经典物理学大厦的基础。然而在当时，相对论迎来的却只有冷遇，因为它的理论太过抽象和新奇，也太不符合生活常识，因此，真正能够理解、赞誉相对论的人寥寥无几，被称为“只有12个人才懂的理论”。
但爱因斯坦并没有心灰意冷。他充满自信地说：
“在科学的磨场上，要碾碎自己的谷子总是最慢的。”
