愛因斯坦：不好意思推翻了你的理論（上）
洞中一日，世間千年
大家聽過一個故事吧！一個樵夫到山中砍柴，不知不覺中誤入仙境，在一個山洞中看見兩位老人在下棋，看著看著就著了迷，等到天黑尋路回家時，卻發現家鄉已經經過了幾百年，早就改朝換代了。於是，他嘆息著說：「洞中一日，世間千年」。這個故事說明了：仙界和凡間時間的長度顯然是不同的，是相對的。用這個故事來介紹愛因斯坦的相對論，顯然是太過簡單和膚淺；不過可以確定的是，建立在絕對時間和絕對空間基礎上的牛頓力學，顯然存在著一些問題。
羅盤裡的奇蹟
愛因斯坦 1879 年 3 月 14 日生於德國的小鎮烏姆，他在慕尼黑度過童年時代，未入學之前，有一件事使他終身難忘。他回憶道：在我 4 歲時，我父親送我一隻羅盤，當時我覺得宛如看到一個奇蹟，我突然覺得各種事物的背後一定有某些東西隱藏著；在某種意義上來說，一件神奇的東西可以使人的思想世界飛揚起來。少年時期的他熱愛平面幾何學的證明方法，他用心讀了《自然科學通俗讀本》，這本書把光速的問題放在最前面，以此作為所有。自然觀察的開端，給他留下了深刻的印象。
在他高中的最後一年，父親移民到義大利，愛因斯坦決定放棄德國國籍，前往瑞士繼續學業。高中畢業之後，他進入蘇黎世的聯邦工科大學。事實上，他並不是一個老師心目中好的學生，因為他常常被某些問題深深的吸引，而投入全部的興趣和時間，對於不感興趣的必修科目，一點也不想費心思。
1900 年大學畢業之後，由於愛因斯坦給教授的印象不佳，使他沒能如願留校擔任助教。失業兩年後，他在瑞士的專利局謀得一份工作，職務是對所有的發明作初審，並將每一件發明的細節，用清晰而有系統的文字表達出來，這是一件很不容易的事，卻使他有機會學到新奇的觀念，對於任何提出的假設，都能很快的把握住要點和結果。
1905 年，愛因斯坦 26 歲，在沒有任何名師指導，缺乏研究的儀器和資料下，他利用一切空餘的時間，完成了 4 篇革命性的論文。其中一篇《分子大小的新測定法》為他贏得了博士學位；另外其它三篇分別是：第一篇是解釋「光電效應」的文章。由一個嶄新的角度來探討光的輻射和能量，他認為光是由分離的粒子所組成。17 年後這篇論文使他獲得諾貝爾獎。第二篇是證明膠體溶液中的「布朗運動」。
1827 年英國植物學家布朗做了一個實驗，他將花粉灑在水裡，然後用顯微鏡觀察，發現花粉不斷在舞動，這種現象稱為布朗運動。愛因斯坦以獨特的眼光分析是微小的水分子在作祟，還利用數學方法計算出分子的大小和亞佛加厥常數，證明分子的存在。3 年後，法國物理學家佩蘭通過實驗印證了愛因斯坦的理論。
最重要的一篇《論運動物體的電動力學》，就是所謂的狹義相對論，愛因斯坦在論文中提出了兩個原理：光速恆定以及相對性原理，這兩條原理有著驚人的推論，它根本地改變了牛頓的時空觀、改變了人類對宇宙的看法，將牛頓定律視為一個特殊例子，只有在速度很慢時才適用。
用通俗的例子來舉例：一卷錄音帶，如果在地面的收音機裡播放，需一個小時；在飛快速度的飛船裡，飛船裡的人測定也是一個小時。但是如果是地面人員用自己的鐘表，測定飛船中錄音帶播放完的時間呢？根據牛頓的絕對時間理論，應該也是一小時；但是愛因斯坦認為應該是一個多小時，時間是相對的，不同情況下測量的時間長度是不一樣的。就像文章一開始的「洞中一日，世間千年」故事，也是蘊含有樸素的相對論原理。
狹義相對論的問題發表後，愛因斯坦著手廣義相對論的問題，整整思考了八年。廣義相對論實質上是萬有引力的問題，愛因斯坦在大學時代同學格羅斯曼的幫助下掌握了數學形式，並用於表達他的物理思想。1913 年，他們合作發表了論文《廣義相對論和引力理論綱要》， 1916 年 3 月，發表了總結的論文：《廣義相對論基礎》，在這篇僅 60 頁的文章裡，愛因斯坦假定重力不是一個力，而是在時空連續體 中一個扭曲的場，而這個扭曲是由於質量存在造成的。這篇論文被認為是 20 世紀理論物理研究的最高峰。
愛因斯坦不尋常的主張，自然引起了爭論，幸好理論終於找到機會驗證：1919 年5 月 29 日有一次日全蝕，利用廣義相對論計算星光經過太陽邊緣時產生的偏折，會比傳統牛頓力學計算的大上一倍。英國天文學會派遣了兩支觀察隊，一支到巴西，一支到西非進行觀察測量，來驗證愛因斯坦的理論是否正確，全世界的科學家都屏息以待。此時，愛因斯坦的好友普朗克 ( 量子力學創始者 ) 徹夜未眠，急著想知道觀測結果，而愛因斯坦卻信心十足，安心的去睡覺，他說：如果普朗克真正了解廣義相對論，那麼他一定跟我一樣，安心地睡大覺了！
結果觀察隊的觀察證實了愛因斯坦的預測，這馬上成為所有媒體的頭條新聞，轟動了全世界，一般大眾也開始認定愛因斯坦是世界級的人物。