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相对论的创立并非一蹴而就。1952年，爱因斯坦这样回忆道：
在狭义相对论的思想和相应的结果发表之间，大约经过了五六周时间。但是，如果把这认为是诞生的日期，也许很难说是正确的，因为早在几年前，论据和建筑材料就已经准备好了，虽然那时我还没有下根本的决心。
的确，有关狭义相对论的思想，在爱因斯坦的头脑里足足酝酿了10年。他后来回忆了自己思想的发展过程。
爱因斯坦从小就具有强烈的好奇心。在他四五岁时，父亲让他看一个罗盘，他注意到，无论他把罗盘转到哪个方向，磁针都是对准南北方向。小爱因斯坦对这个现象惊奇不已，留下了深刻而持久的印象。
在12 岁时，一本欧几里得平面几何的小书，使他经历了另一种性质完全不同的惊奇：书中的许多定理并非显而易见，却能够可靠地加以证明，没有丝毫怀疑的余地。爱因斯坦后来回忆说：
这种“惊奇”似乎只是，当经验同我们的充分固定的概念世界，有冲突时才会发生。每当我们尖锐而强烈地经历这种冲突时，它就会以一种决定性的方式，反过来作用于我们的思维世界。这个思维世界的发展，在某种意义上说，就是对‘惊奇’的不断摆脱。
爱因斯坦15岁时，有一位来自波兰的犹太大学生，向他介绍了《自然科学通俗读本》一书。尽管这本书的内容已显陈旧，但丰富的材料和生动的叙述，仍使他入神地读完了它。在这本书中，他碰到了对光速这一自然现象的分析，这对他在11年之后创立狭义相对论，具有奠基性的意义。
1895年，当16岁的爱因斯坦在瑞士阿劳中学上学时，他就无意中想到一个悖论：如果以光速追随一条光线运动，那么就应该看到，这样一条光线就好像一个在空间振荡而停滞不前的电磁场。可是无论依据经验，还是按照麦克斯韦方程，看来都不会发生这样的事情。从一开始，他在直觉上就很清楚，从这样一个观察者的观点来判断，一切都应当像一个相对于地球是静止的观察者所看到的那样，按照同样的定律进行。这个悖论又使爱因斯坦感到“惊奇”，他为此沉思了10年。
实际上，这个悖论已包含着相对论的萌芽。当时，爱因斯坦还是比较偏重经验论的，热衷于用观察和实验来研究物理学的主要问题。第二年，也就是1896年，爱因斯坦进入苏黎世联邦理工学院后，他计划完成检测地球运动引起光速变化的实验，为此，他设计出一个用热电偶测量两束方向相反的光所携带的能量差的实验。可是，他的老师不支持他，他也没有机会和能力建造这种设备，事情就这样不了了之。
可以看出，从很早的时候起，爱因斯坦就预想到相对性原理。
年轻的爱因斯坦深入思考了光现象和电磁现象与观察者运动的关系，他甚至企图修正麦克斯韦方程，因为麦克斯韦方程在静止系中是正确的，在相对于静止系匀速运动的系统中就不正确了。但是他没有取得成功。
爱因斯坦还试图用麦克斯韦方程、洛伦兹方程，处理斐索关于菲涅耳拖动系数的实验。他相信，这些方程是正确的，它们恰当地描述了实验事实，它们在运动坐标系中的正确性，表明了所谓光速不变的关系，可是这与力学中的速度合成法则却格格不入。
爱因斯坦尝试用某种方法，将力学运动方程和电磁现象统一起来，他遇到了困难。于是，他不得不花一年时间冥思苦想，在那个时候，他甚至考虑了光的微粒说的可能性。
爱因斯坦想得到一种电磁现象和光现象的理论，在这种理论中，只有相对运动才具有物理意义。他给自己提出了一个与理论形式而不是与理论内容有关的问题。直到1900年，普朗克提出量子论这个开创性的工作后不久，爱因斯坦才发现，辐射在能量上具有一种分立结构，也就是一份一份的。但是，这种结构是与麦克斯韦理论相矛盾的。爱因斯坦想到，应该对麦克斯韦方程进行修正。
这时，爱因斯坦才清楚地意识到，只靠纯粹的经验是行不通的。因此，他对那种根据已知事实，用构造性的努力去发现真实定律的可能性，感到绝望了。他确信，只有发现一个普遍的形式原理，才能得到可靠的结果。
当然，要使麦克斯韦理论与相对性原理协调起来，不变更传统的时间观念，是根本不行的。爱因斯坦评论说：
只要时间的绝对性，或同时性的绝对性，这条公理不知不觉地留在潜意识里，那么，任何想要令人满意地澄清这个悖论的尝试，都是注定要失败的。清楚地认识这条公理以及它的任意性，实际上就意味着问题的解决。对于发现这个中心点所需要的批判思想，就我的情况来说，主要是由于阅读了休谟和马赫的哲学著作，而得到决定性的进展。
自从突破了传统的时空观念之后，爱因斯坦高屋建瓴，势如破竹，只用了五六周时间，就一气呵成地写出了相对论的第一篇论文。