相对论的创立者（德国1879～1955）
科学巨星的升起
阿尔伯特·爱因斯坦1879年3月14日生于德国幕尼黑附近一个著名的小城镇乌尔姆，父母都是犹太人。他的父亲在那里拥有一家电气工厂，爱因斯坦出生一年后，父亲的工厂倒闭了，只好全家迁到慕尼黑。靠着阔亲戚的帮助，他的父亲又重新办起了工厂。在这座德国南方的第一大城市，历史悠久、守旧的大都会，爱因斯坦全家度过了充满苦涩和艰难的14年。
童年时代的爱因斯坦似乎是个迟钝的孩子，学会说话比一般孩子晚得多。他独来独往，时常故意躲开小伙伴，也不参加喧闹的嬉戏。他厌恶同龄伙伴们酷爱的军事游戏，喧嚣声使他神经紧张，感到恐惧。他喜爱一个人默默地做那些需要耐心和坚韧的游戏，比如用薄薄的纸片搭房子，不成功绝不罢休。他少言寡语，可他那双明亮的棕色大眼睛却又分明闪烁着聪明智慧的光辉，好像他从小就习惯于用一种沉默的独立思维来面对周围的世界。
在小学里，爱因斯坦除了空想的天才，并没有表现出什么特殊的才能。他念的中学是慕尼黑一所声名昭著的古典式预科学校，学校里那种呆板机械的教学方式完全不合他的口味。古典教育变成了死记硬背拉丁语和希腊语语法，而历史变成了枯燥乏味的大事记。教师们仿效军官的样子，而学生看一起来像士兵。
在小学里，爱因斯坦是唯一的犹太孩子。爱因斯坦一进学校，立即被取了两个绰号：一个是“老实人”，另一个是“无聊伯伯”。因为他还是那样的不爱说话、孤独，当其他的孩子们在游戏的时候，爱因斯坦总是独自坐在校园的一角，静静地想事情。
说实话，爱因斯坦并不怎么喜欢去学校。
19世纪德国教育体制，浸透了军国主义色彩。爱因斯坦的班主任，竟然是帝国军队的一位后备役上尉。每天他一走进教室，学生们就得按照规定立即笔直站立起来。上尉待大家站好后，高声喊道：“万岁！凯撒！”学生们则要回应“万岁！万岁！”然后才能坐下。
学校的教学活动也充满了军事化色彩。
无论是数学课，还是希腊文或拉丁文，都变成了毫无生气、硬梆梆的训练，课堂好像练兵场。
爱因斯坦不习惯于这种军事操练一样的教学活动，更不会死记硬背书本。因此，在他的记分册上，几乎没一门功课是可以夸耀的。
爱因斯坦最大的乐趣，是回家去念自己所喜欢的代数。他能够顺利地求得答案的时候，别提多兴奋了。
学校教条式的教育抑制了他的才能。那些死记硬背的功课，全都引不起他的兴趣。他的成绩不好，老师们责备他“不守纪律，心不在焉，想入非非”。一个教师说：“爱因斯坦，你永远不会有什么出息。”而另一位教师干脆建议爱因斯坦离开学校，因为他出现在教室里有损于学生的尊严。有一次，爱因斯坦的父亲到学校去，问训导主任自己的儿子将来应该从事什么职业。这位主任直截了当地回答：“做什么都没有关系。你的儿子将是一事无成的。”
爱因斯坦早就不满这种专横、强制的教育了，他独立的个性促使他很早就开始了自己的知识探索。
爱因斯坦四五岁的时候，有一天父亲拿来一个小罗盘给他玩。他将罗盘拿在手中，不管怎样转，那根细细的红色磁针一直指着北边。他惊讶了，感到从未有过的惊奇。他想，一定有什么东西深深地隐藏在这种奇异的事物的后面。这给爱因斯坦幼小的心灵留下了一个极深刻而持久的印象，唤起了他强烈的探索自然奥秘的好奇心。
爱因斯坦很早就对数学发生了兴趣。他的叔叔雅科布对小家伙说：“阿尔伯特，数学可是一门有趣的科学，当我们未能找到我们想猎取的动物时，我们暂时叫它X，我们继续搜猎，终于把它捕获。”于是，阿尔伯特开始打猎了。他撇开常用的方法，找到了一些解简单题目的新方法。
他12岁时代数已经会了，几何还没碰到。爱因斯坦一拿到几何课本，就像所有的中学生那样，赶紧翻开它。第一页就吸引了他，他对这书也就爱不释手了。
数学使爱因斯坦经历了另一种性质完全不同的惊奇，他对人的思维有能力了解自然感到叹服。这个12岁的孩子在不可思议的感受中迷上了数学，并使他踏上了独立研究和思索的道路。
从12岁到16岁，爱因斯坦通过自学熟悉了基础数学和微积分，阅读了布赫纳的《力和物质》和伯恩斯坦的大部头的《自然科学通俗读本》等科学著作。从这些卓越的通俗读物中，他了解了整个自然科学领域里的主要成果和方法。蓬勃发展的自然科学为少年的爱因斯坦展现出自然界的神奇和和谐。当爱因斯坦的中学同学们还在墨守成规地死死啃着教条的知识和为初等数学绞尽脑汁时，他却早已在高等数学的海洋里遨游，并已奠定了充实的自然科学知识基础了。
1894年6月，面临破产的爱因斯坦的父亲接受了一位意大利人的建议，将家和工厂搬到了意大利的米兰。几个月之后，早已对德国死板的教条式教育深恶痛绝的爱因斯坦，毅然退学，启程来到了米兰，与家人团聚。
但他并没有丧失对科学的热爱，他的志愿已定——数学和理论物理吸引了他。他决定通过正式途径继续他的科学事业。于是，他向有名的瑞士联邦工业大学提出入学申请。由于他半途退学，没有拿到中学毕业文凭，必须要接受该大学的入学考试。1895年10月，爱因斯坦来到瑞士的苏黎世，参加瑞士联邦工业大学的入学考试。
在几何和物理学考试中，爱因斯坦使用了任何中学课程都绝对没有讲过的解题方法，使老师目蹬口呆。这个学生已经掌握了高等分析原理，熟悉解析几何，甚至摆弄过微积分。
爱因斯坦轰动了联邦工业大学。
可是，接下来的法文和植物学、动物学和德文，他统统考得一团糟。
校长忍住笑，看着这个刚才还感觉良好，现在却神情沮丧的青年，鼓励说：“青年人，你的事不是完全无法挽回的。你说你没有中学毕业文凭，那没有什么。你随便进一个瑞士州立中学的最高一班，一年后我们不用考试就录取你。”
校长介绍的中学位于离苏黎世不远的名叫亚罗的小镇上。爱因斯坦开始还心怀顾虑，害怕又是像慕尼黑那种如军营一般的学校，但到了那儿一看，才知道多虑了。这是一所学生可以自由读书的好地方。
这里的教学和大学一样，各种课程都有。化学教室里有各种各样的实验器具；地理教室里或摆或挂着很多地形的模型和地图；动植物的教室里，除了许多标本以外，还有观察微生物用的显微镜。到学校图书馆去，馆员便会为你找出所需要的参考书……
爱因斯坦在亚罗，才第一次体会到学校生活的乐趣。一年之后，他修完了全部课程。按照以前的约定，免试升入苏黎世的联邦工业大学的教育系。
其实，这个教育系实际应称为物理数学系，因它是专门培养物理和数学教师的。
从1896年10月到1900年8月，爱因斯坦在联邦工业大学度过了4年大学生活。在大学，他选修了数学、物理以及哲学、历史、经济和文学方面的一些专门课程，但却很少去听物理和数学的主要讲课。
在物理学系，有一位著名的韦伯教授。韦伯是这里的数学、物理学系的创办人，曾经在德国担任过不少著名学者的助手，对热传导及其他方面，有独到的研究。
数学方面，有胡威克、明考夫斯基等名教授。明考夫斯基是俄国人，当时还只是一个青年学者，但已因其独创性的见解而崭露头角了。后来将爱因斯坦的相对论，从数学上予以推论演算，使世人惊叹不已的，就是这位教授。
爱因斯坦在联邦工业大学的学习，是非常刻苦的。与别的勤奋学生不同的是，他的学习，更具独立性、方向性。在大学里，爱因斯坦很快发现，要做一名优秀的学生，必须要集中精力学好所有的课程，必须要遵守秩序，循规蹈矩有条有理地记好笔记，并且自觉地做好作业。而他自感到，这些特性正是他最为欠缺的。他“刷掉了”很多课程，而以极大的热忱在家里向理论物理学的大师们学习。因此他除了数学和物理学之外，其他成绩平平。好在按瑞士的教育制度，大学只有两次考试。更为幸运的是，爱因斯坦有位最要好的同学马塞尔·格罗斯曼，他正好具备爱因斯坦所欠缺的那些品质，并且慷慨地同这位桀骛不驯的同伴分享他那细微而条理分明的笔记。所以爱因斯坦能够坦然地按照自己的路子走下去，并且从格罗斯曼的笔记里适当地往脑子里填塞一些东西而顺利地通过考试。
爱因斯坦为他的“独立性”付出了代价。1900年秋，他以优异的成绩毕业，和同班的另外三名同学，取得了当教师的资格。那三位同学都留校担任了助教，而爱因斯坦的申请则被否决在这段时期里，他在知识分子的圈子里找些临时工作以维持生计。瑞士一所中学里有位教师服两个月的兵役，他就补缺去代课。他也曾在一所私立的寄宿学校当补习老师，还曾替苏黎世联邦观象台做过一些计算工作，而一直未能立即投身到物理学的研究中去。
最后，到1902年春，爱因斯坦的好朋友，留校当了助教的“无可挑剔的学生”格罗斯曼帮了他的忙。格罗斯曼的父亲把爱因斯坦推荐给瑞士伯尔尼专利局局长，经过一番严格的考试，他被任命为专利局三等技术员，干起了专利审查员的工作。这使他解除了经济上的困难，也提高了他的工作兴趣，并时时激发他的科学想象力。除了8小时的工作，他有充分的空余时间来思索宇宙之谜了。
在伯尔尼专利局的7年业余时间里，这位年轻的专利审查员创造了举世瞩目的科学奇迹。他简直把20世纪中理论物理发展的主要方向都勾划出来了，开创了物理学的一个新时代。
爱因斯坦真是生逢其时！在联邦工业大学学习和进入伯尔尼专利局工作的那些年，他跨越着一个动荡的激动人心的世纪之交，而这也正是他思想活跃、青春勃发的年代。物理学历史的发展正经历着一个令人困惑、危机四伏并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，他正以矫健的步伐走向历史舞台。
狭义相对论问世
爱因斯坦虽找到了工作，但专利局的工作使他不能充分运用自己的知识和才能。日复一日所做的事情，就是把发明家对发明成果的完整说明，以最简短、最清楚的方式加以改写。爱因斯坦戏称这件工作是“鞋匠的工作”。不过，每天检查这么多发明品，倒引起了阿尔伯特对发明的兴趣。他也制作一些供实验室使用的新仪器，还利用办公时间，计算那些经常萦绕在他脑海中的问题。尽管专利局工作不合心意，可阿尔伯特永远不会放弃成为一名物理学家的梦想。他坚持为《物理学年报》写论文，并在苏黎世大学潜心完成研究工作，得到了物理学博士的学位。而前面几篇论文的科学价值，使这位26岁的专利局职员足以建立起自己的名声。不久，在他的生活中发生一件至关重要的事情，他与在居里希结识的女大学生玛里克结婚了。婚后，当时虽然他的工资微薄，只能过着清贫的生活，但是，家庭气氛很好，生活安适、幸福，可以说心想事成，称心如意。
1905年，阿尔伯特·爱因斯坦在他的《论动体的电动力学》篇论文中阐发的关于“相对论”的理论，引起了全世界的震惊，使得每一位物理学家都把眼光投向瑞士的专利局。从此，阿尔伯特·爱因斯坦被称赞为有史以来最伟大的科学家。
爱因斯坦第一次去美国就“相对论”发表演讲时，随口说一句：“这个理论十分简单。”济济一大厅人哄堂大笑，爱因斯坦却感到吃惊。他认为，他所解释的一切，实在是相当简单的。
“相对论”认为，宇宙间一切物体所表现出的状态，都是相对的。对于从不同立足点来观察它们的观察者，表现为不同的状态。
火车上小桌里的茶杯，对于车上的乘客来说，它是静止的，速度为零。但对地面上的观察者来说，茶杯随同火车一道朝前移动，其速度等于火车速度。世界上一切物体都处在运动状态中。绝对静止的物体是不存在的。
相对论的法则，不但适用于速度，也适用于运动方向。火车上的乘客垂直向上起跳，肯定会落回原起跳处。
他觉得自己作的是先上后下的“跳高”。对于地面上的观察者来说，假定车上的乘客正好在他面前起跳，那么当乘客落下时，肯定已离他有好几米远，他觉得乘客作的是抛物线形式的“跳远”。
由此可见，物体运动的速度和方向都是相对的。但是，爱因斯坦认为，这还不是问题的全部。在相对论中，还有第三个因素，即运动中物体的相对体积，在运动中，一切物体都会缩短。按相对论的理论，一列高速行驶的火车，对于地面观察者来说，要比火车上乘客看到的短些。速度愈大，物体显得愈短。假设火车以光速行驶，那么在地面观察者的眼中，其长度将变为零。由此可以推论，空间的大小也完全是相对的。
