要解釋我如何發(fā)現(xiàn)相對論絕非易事。這是因為，它涉及了各種各樣隱秘的復雜因素，在不同程度上刺激并影響著一個人的思考。我不會挨個提到這些因素，也不會列出我寫過的論文，只會簡要概括那些在我的思考發(fā)展主線中的關鍵點。

我第一次考慮相對性原理這個想法的時間，大概是在17年前。我說不準它從何而來，但它肯定與運動物體的光學問題有關。光穿過以太海，地球也穿過以太海。從地球的角度來看，以太正在相對地球流動。然而我在任何物理書刊中，都無法發(fā)現(xiàn)以太流動的證據(jù)。這使我想要找到任何可能的途徑，去證明地球運動引起的以太相對地球流動。

在開始思索這個問題時，我根本沒有懷疑過以太的存在或地球的運動。因此我預言，如果來自某個源的光被一面鏡子適當?shù)胤瓷?，那么它應該有一個不同的能量，這個能量取決于它的移動是沿著地球的運動方向還是相反方向。

利用兩個熱電堆，我試著通過測量在每一個熱電堆中產(chǎn)生的熱量的不同，以此核實這一點。這個想法與在邁克爾遜實驗中的一樣，但我對他的實驗的理解當時還不清晰。

當我還是一個思索這些問題的學生時，就已熟知邁克爾遜實驗的奇怪結(jié)果，并出于直覺意識到，如果我們能接受他的結(jié)果是一個事實，那么認為地球相對以太運動的想法就是錯誤的。這一洞見實際上提供了第一條導致現(xiàn)在被稱為狹義相對論原理的東西的道路。

我自此開始相信，雖然地球繞著太陽旋轉(zhuǎn)，但也不能利用光的實驗證實地球運動。恰好正是在那個時間前后，我有機會拜讀了洛倫茲在 1895 年的專著。洛倫茲討論并設法完全解決了一階近似的電動力學，即忽略運動物體速度與光速比值的二階和更高階小量。

我也開始研究斐索實驗的問題，并假設在用運動物體坐標系取代真空坐標系時，由洛倫茲建立的電子方程式仍然有效，以此來解釋斐索實驗的問題。無論如何，我當時相信麥克斯韋 —— 洛倫茲電動力學方程是可靠的，它描繪了事件的真實狀態(tài)。

此外，方程在一個移動坐標系也成立這一條件，提供了一個被稱為光速不變的論點。但光速的這種不變性，與從力學得知的速度相加法則不相容。

為什么這兩件事互相矛盾？

我覺得自己在這里遇到了一個異乎尋常的困難。我花了幾乎一年的時間思索它，認為自己將不得不對洛倫茲的觀點做某種修正，但徒勞無果。我只好承認，這并不是一個容易解決的謎。偶然之下，一個住在（瑞士）伯爾尼的朋友幫助了我。

那天是個好天氣。我拜訪他，對他說的話大概是：“我這些天一直在與一個問題做斗爭，不論怎樣嘗試，都沒法解決它。今天，我把這個難題帶給你?！蔽液退M行了多方面的討論。通過這些討論，我突然恍然大悟。第二天，我又拜訪了他，干脆痛快地告訴他：“謝謝。我已經(jīng)完全解決了自己的問題?！?/p>

我的解決方法事實上與時間的概念有關。

要點是，沒有一個絕對的時間定義，而是在時間和信號速度之間有一個分不開的聯(lián)結(jié)。利用這個想法，我就能第一次完全解決那個之前異乎尋常的困難。有了這個想法后，我在五周內(nèi)完成了狹義相對論。

我毫不懷疑，從哲學觀點來看，這個理論也是非常自然的。我也意識到它很好地符合了馬赫的觀點。盡管正如與后來廣義相對論解決了的那些問題一樣，狹義相對論與馬赫的觀點顯然并沒有直接聯(lián)系，但是可以說它與馬赫對各種科學概念的分析有間接的聯(lián)系。狹義相對論由此誕生。

廣義相對論的第一個想法發(fā)生在兩年后 —— 1907年，它是在一個值得紀念的環(huán)境中發(fā)生的。

運動的相對性限于相對勻速運動，不適用于隨意的運動，當時我對此已經(jīng)感到不滿了。我總在私下想，是否能以某種方法來去掉這種限制。

1907 年，應《放射性與電子學年鑒》的編輯施塔克先生的要求，我嘗試為該年鑒總結(jié)狹義相對論的結(jié)果。當時我意識到，雖然能夠根據(jù)狹義相對論討論其他所有自然法則，但這個理論卻無法適用于萬有引力定律。我有一種強烈的渴望，想設法找出這背后的原因。

但要實現(xiàn)這個目標并不容易。我對狹義相對論最不滿意的，是這個理論雖然能完美地給出慣性和能量的關系，但是對慣性和重量的關系，即引力場的能量，還是完全不清楚的。我覺得在狹義相對論中，可能根本找不到解釋。

我正坐在伯爾尼專利局的椅子上的時候，突然產(chǎn)生一個想法：“如果一個人自由落下，他當然感受不到自己的重量?！蔽覈樍艘惶?。這樣一個簡單的想象給我?guī)砹司薮蟮臎_擊力，正是它推動著我去提出一個新的引力理論。

我的下一個想法是：“當一個人下落時，他在加速。他觀察到的，無非就是在一個加速體系中觀察到的東西?！庇纱?，我決定將相對論從勻速運動體系推廣到加速度體系中。我期待這一推廣能讓我解決引力問題。

這是因為，一個下落中的人感受不到他自己的重量，可以被解釋為是由于一個新的附加引力場抵消了地球的引力場；換句話說，因為一個加速度體系提供了一個新的引力場。我并沒能以這個觀點為基礎，馬上把問題完全解決。我又花了八年以上的時間找到正確的關系。但同時，我開始部分地意識到這馬赫也堅持認為所有加速度體系是等效的。

但這明顯與我們的幾何不相符，因為如果允許加速度體系，那么歐氏幾何將不能在所有體系中都適用。不用幾何表達一個法則，就像不用語言表達一個想法。我們首先必須找到一種表達我們思想的語言。那么在這種情況下，我們要找的是什么？

在1912年之前，我都沒解決這個問題。就在那一年，我突然意識到，有充分理由相信高斯的曲面論可能是揭開這一謎團的鑰匙。當時我意識到了高斯曲面坐標極其重要，但還不知道黎曼已經(jīng)提供了有關幾何基礎的更深刻的討論。我碰巧想起，當我還是一名學生時，在一位名為蓋澤的數(shù)學教授的課上聽過高斯理論。

從這里我發(fā)展了自己的想法，并且想到了幾何必須有物理意義這一概念。當我從布拉格回到蘇黎世時，我的好朋友、數(shù)學教授格羅斯曼正在那里。我在伯爾尼專利局時，很難得到數(shù)學文獻，而他曾經(jīng)愿意向我提供幫助。這一次，他教了我里奇理論，之后又是黎曼理論。所以我問他，是否能通過黎曼理論真正解決我的問題，即曲線元的不變性是否能完全決定它的系數(shù) —— 我一直試圖找到這個系數(shù)。

1913 年，我們合寫了一篇論文。但我們并沒能在那篇論文中得到正確的萬有引力方程。雖然我繼續(xù)研究黎曼方程，嘗試了各種不同的方法，但只是發(fā)現(xiàn)了諸多不同理由，使我相信它根本不能得出自己想要的結(jié)果。

接下來是兩年的艱苦研究。然后我終于意識到在自己先前的計算中存在著一個錯誤。因此我轉(zhuǎn)回了不變量理論，并試著找到正確的萬有引力方程。

兩周后，正確的方程終于第一次出現(xiàn)在我的眼前。關于我在1915年后所做的研究，我只想提宇宙學問題。這個問題涉及宇宙幾何和時間，一方面基于對廣義相對論中的邊界條件的處理，另一方面則基于馬赫對慣性的觀點。當然，我并沒有具體地知道馬赫對慣性的相對性有什么看法，但他肯定至少對我產(chǎn)生了一個極其重要的影響。

無論如何，在嘗試找出萬有引力方程的不變性邊界條件后，我終于能通過把宇宙視為一個封閉空間并消除邊界而解決了宇宙學問題。從這一點我得出以下結(jié)論：慣性只不過是一個由一些物體共享的性質(zhì)。如果一個特定的物體旁邊沒有其他天體，那么它的慣性肯定會消失。

我相信，這使廣義相對論在認識論上能令人滿意。我認為，上述描述對相對論的基本要素是如何被創(chuàng)建的做了一個簡要的歷史梳理。