现在,学术界一般认为,爱因斯坦创立相对论,是通过两个渠道吸收了前人丰富的思想财富:一是通过德国物理学家赫兹等人的著作掌握了电磁理论,受到了启迪;特别是德国科学家弗普尔的教科书,无论从内容还是形式方面,都给爱因斯坦以极大的教益。二是从奥地利科学家马赫、英国哲学家休谟、法国科学家彭加勒等人的著作中,掌握了批判思想,彻底摆脱了绝对时空的束缚。
据美国科学史家、爱因斯坦研究专家霍耳顿考证,弗普尔于1894年出版的《麦克斯韦电理论导论》一书,直接影响了爱因斯坦的思考过程,从而导致了1905年的论文。
由于弗普尔具有把麦克斯韦理论清楚地讲解给工程技术人员的能力,所以他的《麦克斯韦电理论导论》一书很畅销。这本书分为六个部分,其中第五部分特别有趣。这部分的题目是“运动导体的电动力学”,它的第一章是“由运动而引起的电动力感应”,第一章中的第一节是“空间中的相对运动和绝对运动”。
开篇是以一大段异乎寻常的议论开始的:
运动学,即运动的一般理论的讨论,通常基于下述公理:在物体的相互关系上,只有相对运动是有意义的。在这里,不能求助于空间中的绝对运动。因为,手头如果没有观察和度量这种运动的参照对象,那么要发现这种运动就毫无意义。……根据麦克斯韦理论和光学理论,空洞的空间实际上根本不存在,即使所谓的真空也充满了以太介质……没有“以太”这一内容的空间概念,是自相矛盾的说法,这就像没有树木的森林那样不可思议。完全空洞的空间概念,根本不会受到可能的经验的支配;或者换句话说,我们必须首先对这种空间概念,做出深刻的修正;这种空间概念,在它的原来的发展时期,给人类思想打上了烙印。解决这一疑问,也许成为当代科学最重要的问题。
弗普尔在这里,虽然并没有准备放弃以太或绝对运动,但他了解物理学最重要的问题在什么地方,这无疑对爱因斯坦是一种启示。弗普尔以同样的方式继续写道:
当我们在下面利用相对运动的运动学定律时,我们必须谨慎地进行。我们没有必要把这种使用,当作一种先验的确立的东西。例如,不管磁铁在一个静止的电路附近运动,或者当磁铁处于静止而电路运动,定律的使用都是完全相同的。
弗普尔还加上一个颇为熟悉的理想实验,他设想了第三种情况——导体和磁铁两者一起运动,它们之间没有相对运动。他说,在这种情况下,实验表明,“绝对运动”本身在磁铁和电路无论哪一个上,也不产生电力或磁力。这种理想实验足以表明,在原来两种情况中考虑的,只是相对运动。
这一切,无疑对爱因斯坦具有极大的吸引力。事实上,就1905年论文的形式和风格而言,弗普尔思想的影响,远比其他人更大,爱因斯坦1905年的论文,就是以上述理想实验开始的。弗普尔的书给了爱因斯坦以具体指导,有助于爱因斯坦思路的展开,使他采取了一种大异其趣的方式,这种方式既不同于学校传授给他的,也不同于第一流物理学家著作中所使用的。凡是看过爱因斯坦原始论文的人都不难发现,论文在构思、形式、风格上,都与弗普尔的书有某些相似之处。当然,这并不是说,在弗普尔的思想与爱因斯坦的相对论之间,存在着一种简单的因果链条。
另一方面,对哲学和认识论的研究,也极大地促进了爱因斯坦相对论的创立。在学生时代,爱因斯坦就对哲学兴味盎然。1902年3月下旬,他与新结识的朋友索洛文,和早些时候认识的朋友哈比希特,经常利用晚上举行聚会——他们诙谐地称这种聚会为“奥林匹亚科学院”。他们一起讨论各种感兴趣的问题。
在探讨科学和哲学最深奥的问题时,他们兴致极浓、劲头十足,往往引起长时间的热烈争论。这种聚会一直持续到1905年11月,使爱因斯坦获益匪浅。
在此期间,他们讨论了休谟的《人性论》、马赫的《力学史评》、彭加勒的《科学与假设》,以及其他人的有关著作。
其中,休谟的时空观念,对爱因斯坦具有直接的影响。休谟认为,空间观念是建立在对象的排列基础上,这种对象是可触知的;而时间观念是建立在对象的连续的基础上,这种对象是能够变化的,可觉察的。
至于马赫对爱因斯坦创立相对论的影响,主要是帮助爱因斯坦扫除了机械自然观,和力学先验论的思想障碍,认识到牛顿的绝对时间和绝对空间等概念,已经不适应科学的发展。
特别是彭加勒的《科学与假设》一书,给他们的印象极深。他们用好几个星期紧张地读完了这本书。彭加勒的科学思想和批判精神,对爱因斯坦必定有所启示和激励。