来到伯尔尼。
伯尔尼，瑞士首都，在瑞士中西部、苏黎世西南，位于西部高原中央，莱茵河支流阿勒河两岸，气候温和湿润，冬温夏凉。一个欧洲大陆古老城市、现代精密工业城市。11世纪时有熊出没，故定名为伯尔尼（德语为“熊”之意）。古老建筑物有熊的雕塑，日用品往往以熊作为商标。至今在阿勒河东岸山冈尼德格大桥附近还辟有熊苑，喂养着一些供游人观赏的熊。其老城已被联合国教科文组织列入世界文化名城之列。
伯尔尼1353年参加瑞士联邦，1848年起为瑞士首都。其电器、印刷机、乐器等制造业驰名天下；并以经营钟表著称，“表都”、“世界钟表厂”闻名于世。许多国际著名组织机构如万国邮政联盟、国际电讯联盟、国际铁路运输总局、国际版权联盟等设此。人口10余万，是一个规模较小、空气清新、环境静谧的城市。市内有古老学府之一的伯尔尼大学，建于1834年，以研究宇宙射线著称。
从1902年到1909年，爱因斯坦在瑞士专利局工作了7年，并业余从事科学研究，“伯尔尼时期”是他事业上的第一个黄金期和关键时段，几篇光辉夺目、影响深远的科学论文就诞生于此，特别是在人类物理学史上地位崇高的那个1905年。
在时任瑞士专利局局长海勒的关照下，爱因斯坦被伯尔尼专利局试聘为三等技术专家。收入虽然不高，可他已极为满足，他的名言“对人来说，关键不在于吃什么，而在于想什么”即出自这个时期。有了铁饭碗，爱因斯坦才有闲暇坐下来，写些与本职工作毫无关系的物理学文章。随着在专利局转正，他于1905年在德国哈勒出版的《物理学年鉴》上连续发表了5篇论文。
但这也是他与米列娃的第一段婚姻的尴尬状态与转折期，这段波折的婚姻并没有得到圆满的结局。爱情的裂痕在他们的婚后生活中逐渐蔓延……
探讨相对论。
爱因斯坦生长在物理学急剧变革的年代，通过以他为代表的一代物理学家的努力，物理学的发展进入了一个新的历史时期。
由伽利略和牛顿建立的古典物理学理论体系，经历了将近200年的发展，到19世纪中叶，由于能量守恒和转化定律的发现、热力学和统计物理学的建立，特别是由于法拉第和麦克斯韦在电磁学上的发现，取得了辉煌的成就。这些成就，使得当时不少物理学家认为，物理学领域中原则性的理论问题都已经解决了，留给后人的，只是在细节方面的补充和发展。
可是，历史的进程恰恰相反，接踵而来的却是一系列古典物理学无法解释的新现象：以太漂移实验、元素的放射性、电子运动、黑体辐射、光电效应等。在这个新形势面前，物理学家一般企图以在旧理论框架内部进行修补的办法来解决矛盾。但是，年轻的爱因斯坦则不为旧传统所束缚，在洛伦兹等人研究工作的基础上，对空间和时间这样一些基本概念作了本质上的变革。这一理论上的根本性突破，开辟了物理学的新纪元。
关于光的性质，还有很多谜，直到现在也无法用科学解释。光是怎样产生的？在空间如何传播？光怎样从物质中出现？光是什么，是物质、振动，还是纯能？颜色是否为光必不可少？对于这许许多多的问题，科学家已经作出了部分解释；但归根结底，这些问题尚未解答。不过，20世纪初，在人们了解光、研究光的过程中，带来了物理学的两场革命，这就是相对论和量子论。为建立这两个理论体系，许多科学家都作出了重要贡献，他们都是一些杰出的物理学大师，其中最突出的当然是爱因斯坦。
爱因斯坦一生中最重要的贡献是狭义相对论、广义相对论。另外，他对宇宙学、用引力和电磁的统一场论、量子论的研究，都为物理学的发展作出了贡献。
虽然说爱因斯坦正式提出相对论的概念和系统理论是在“伯尔尼时期”的1905年，但是，其实他许多以年来就开始在思考和探讨这个课题了。
本书在上文中也曾两次提到：1896年（那时他才17岁），爱因斯坦在瑞士阿劳中学补习时，他时常会问自己：“假如我能以光速运动，将出现怎样的结果呢？”这个看起来十分天真、却包含着相对论胚胎的问题，一直纠缠着他，以至于他在与玛丽姑娘的约会中也常常走神。1901年（那年他22岁），爱因斯坦在写给米列娃的信中又说：“如果要把相对运动课题做成功，只有你能帮助我。我是多么的幸福和自豪！”
实际上，爱因斯坦早在16岁时，就从书本上了解到，光是以很快的速度（30万公里/秒）前进的电磁波。于是他产生了一个奇妙的想法：如果一个人以光的速度前进，他将看到一幅什么样的世界景象呢？他一定看不到前进的光，只能看到在空间里振荡着的、却停滞不前的电磁场。但这种事可能发生吗？
与此相联系，爱因斯坦非常想探讨与光波有关的所谓以太的问题。
“以太”这个名词源于希腊，用以代表组成天上物体的基本元素。17世纪，笛卡尔首次将它引入科学，作为传播光的媒质。其后，惠更斯进一步发展了以太学说，认为荷载光波的媒介物是以太，它应该充满包括真空在内的全部空间，并能渗透到通常的物质中。与惠更斯的看法不同，牛顿提出了光的微粒说。牛顿认为，发光体发射出的，是以直线运动的微粒粒子流，粒子流冲击视网膜就引起视觉。
18世纪牛顿的微粒说占了上风，然而到了19世纪，却是波动说占了绝对优势，以太的学说也因此大大发展。当时的看法是，波的传播要依赖于媒质，因为光可以在真空中传播，传播光波的媒质是充满整个空间的以太，也叫光以太。
与此同时，电磁学得到了蓬勃发展，经过麦克斯韦、赫兹等人的努力，形成了成熟的电磁现象的动力学理论--电动力学，并从理论与实践上将光和电磁现象统一起来，认为光就是一定频率范围内的电磁波，从而将光的波动理论与电磁理论统一起来。以太不仅是光波的载体，也成了电磁场的载体。
直到19世纪末，人们企图寻找以太，然而从未在实验中发现以太。
但是，电动力学遇到了一个重大的问题，就是与牛顿力学所遵从的相对性原理不一致。关于相对性原理的思想，早在伽利略和牛顿时期就已经有了。电磁学的发展最初也被纳入了牛顿力学的框架，但在解释运动物体的电磁过程时却遇到了困难。
按照麦克斯韦理论，真空中电磁波的速度，也就是光的速度，是一个恒量；然而，按照牛顿力学的速度加法原理，不同惯性系的光速不同。这就出现了一个问题：适用于力学的相对性原理是否适用于电磁学？例如，有两辆汽车，一辆向你驶近，一辆驶离。你看到前一辆车的灯光向你靠近，后一辆车的灯光远离。按照麦克斯韦的理论，这两种光的速度相同，汽车的速度在其中不起作用。但根据伽利略理论，这两项的测量结果不同。向你驶来的车将发出的光加速，即前车的光速=光速+车速；而驶离车的光速较慢，因为后车的光速=光速-车速。麦克斯韦与伽利略关于速度的说法显然相悖。我们如何解决这一分歧呢？
19世纪理论物理学达到了巅峰状态，但其中也隐含着巨大的危机。海王星的发现，显示出牛顿力学无比强大的理论威力；电磁学与力学的统一，使物理学显示出一种形式上的完整，并被誉为“一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽庙堂”。在人们的心目中，古典物理学已经达到了近乎完美的程度。德国著名的物理学家马克斯·普朗克年轻时，曾向他的老师表示要献身于理论物理学。老师劝他说：“年轻人，物理学是一门已经完成了的科学，不会再有多大的发展了，将一生献给这门学科，太可惜了。”
爱因斯坦似乎就是那个将构建崭新的物理学大厦的人。在伯尔尼专利局的日子里，他广泛关注物理学界的前沿动态，在许多问题上深入思考，并形成了自己独特的见解。
在10年的探索过程中，爱因斯坦认真研究了麦克斯韦的电磁理论，特别是经过了赫兹和洛伦兹发展和阐述的电动力学。爱因斯坦坚信电磁理论是完全正确的，但是有一个问题使他不安，这就是绝对参照系以太的存在。他阅读了许多著作，发现所有人试图证明以太存在的试验都是失败的。经过研究，爱因斯坦认为，除了作为绝对参照系和电磁场的荷载物外，以太在洛伦兹理论中已经没有实际意义。于是他想到：以太绝对参照系是必要的吗？电磁场一定要有荷载物吗？
与一般自然科学家不一样，爱因斯坦还是位思想家。他喜欢阅读哲学著作，并从哲学中吸收思想营养，他相信世界的统一性和逻辑的一致性。相对性原理已经在力学中被广泛证明，但在电动力学中却无法成立。对于物理学这两个理论体系在逻辑上的不一致，爱因斯坦提出了怀疑。他认为，相对论原理应该普遍成立，因此电磁理论对于各个惯性系应该具有同样的形式。但在这里出现了光速的问题。光速是不变的量还是可变的量，成为相对性原理是否普遍成立的首要问题。当时的物理学家一般都相信以太，也就是相信存在着绝对参照系，这是受到牛顿的绝对空间概念的影响。19世纪末，马赫在所著的《发展中的力学》中，批判了牛顿的绝对时空观，这给爱因斯坦留下了深刻的印象。
相对论诞生。
1905年5月的一天，爱因斯坦与一个朋友贝索讨论了这个自己已探索了10年的问题。贝索按照马赫主义的观点阐述了自己的看法，两人讨论了很久。
突然，爱因斯坦领悟到了什么，回到家经过反复思考，他终于想明白了问题。第二天，他又来到贝索家，说：谢谢你，我的问题解决了。
原来爱因斯坦想清楚了一件事：时间没有绝对的定义，时间与光信号的速度有一种不可分割的联系。他找到了开锁的钥匙，经过5个星期的努力工作，爱因斯坦把狭义相对论呈现在人们面前。
1905年6月30日，德国《物理学年鉴》接受了爱因斯坦的论文《论动体的电动力学》，在同年9月的该刊上发表。这部长篇经典文献，是关于狭义相对论的第一篇文章，它完整地包含了狭义相对论的基本思想和基本内容。
狭义相对论所根据的是两条原理：相对性原理和光速不变原理。爱因斯坦解决问题的出发点，是他坚信相对性原理。伽利略最早阐明过相对性原理的思想，但他没有对时间和空间给出过明确的定义。牛顿建立力学体系时也讲了相对性思想，但又定义了绝对空间、绝对时间和绝对运动，在这个问题上他是矛盾的。而爱因斯坦大大发展了相对性原理，在他看来，根本不存在绝对静止的空间，同样不存在绝对同一的时间，所有时间和空间都是和运动的物体联系在一起的。对于任何一个参照系和坐标系，都只有属于这个参照系和坐标系的空间和时间。对于一切惯性系，运用该参照系的空间和时间所表达的物理规律，它们的形式都是相同的，这就是相对性原理，严格地说是狭义的相对性原理。著名的尺缩效应、钟缓效应和质增效应都出现在此文中。
在这篇文章中，爱因斯坦没有多讨论将光速不变作为基本原理的根据，他提出光速不变是一个大胆的假设，是从电磁理论和相对性原理的要求而提出来的。这篇文章是爱因斯坦多年来思考以太与电动力学问题的结果。他以同时的相对性这一点作为突破口，建立了全新的时间和空间理论，并在新的时空理论基础上给动体的电动力学以完整的形式。以太不再是必要的，以太漂流是不存在的。
