在科学史上，这是一个呼唤巨人，也造出了大批巨匠的时代。而爱因斯坦之所以能成为他们的集大成者，则是与他长期坚持不懈的奋斗分不开的。
在伯尔尼专利局工作的岁月，是爱因斯坦在科学研究方面大丰收的几年。这期间，他解决了布朗运动的问题，创立了光子论和狭义相对论。他的划时代的发现，表明对立统一规律不仅适用于人类社会，而且适用于自然界，是最普遍的规律，彻底改变了人们关于时间、空间、质量、能量等旧有的观念，为辩证唯物主义时空观的基本原理的正确性提供了最有力的科学依据，开始引起了科学界和思想界的普遍重视。
1.时代的呼唤
经典力学通过伽利略、牛顿、格拉朗日等巨星的努力，在科学界确立了自己至高无上的地位。由于按其原理作出的计算在实际上是适用的，而且与人们的经验相吻合，所以工程师、物理学家和天文学家们都对此深信不疑。到世纪之交，这一理论在科学史上已经统治了整整一个世纪。到19世纪末20世纪初，世界上大多数物理学家都认为物理学是一个接近开拓完毕的领域，经典物理大厦是不可动摇的，后人至多只能在很小的问题上做些修补工作。德国慕尼黑大学的物理学教授里约知道自己年轻有为的学生普朗克准备要献身物理事业时，曾劝道：“年轻人，你为什么要断送自己的前途呢？要知道，理论物理学已经终结。微分方程已经确定，它们的解法已经确定。可供开发的只是个别的局部情况，把自己的一生献给事业，值得吗？”①
任何事物，当它被绝对化时，就开始走向反面，也就到了它被抛弃的时候。物理学的发展史也是这样。
其实，早在19世纪中叶，麦克斯韦在对分子运动的研究中，就已经发现了经典物理学的能量均分定理与实验事实不符。法国天文学家勒维烈通过研究也发现了水星轨道近日点的进动不能通过经典力学得到令人满意的解释。到19世纪末，表明旧理论有缺点和漏洞的事实更是不断，1895年x射线和1896年放射性的发现，使经典理论关于能量和能量守恒原理成为疑问；而1897年电子的发现，更是严重地冲击了原子不可分与基本元素不可变的经典物理学关于物质结构的观念。迈克耳逊一莫雷实验对以太风观测的零结果更是笼罩在经典物理学上空的一片乌云。
然而，面对经典物理学的这种危机当时还只有很少的物理学家意识到物理需要一次彻底的革命了。绝大多数人还是力图在原来理论的框架内来修补原有的大厦。为了解释迈克耳逊一莫雷实验测定以太风的零结果，洛伦兹和斐兹杰拉德先是提出了有名的收缩假说。这一假说在遭到彭加勒的理论批评与瑞利等人的实验挑战后，洛伦兹又在1904．年提出了一个包含11个特殊假设的更完善的修补理论——得出了著名的洛伦兹变换式。洛伦兹的本意是在经典理论的框架内解决实验与理论的矛盾，但客观上却在某些方面——如粒子质量随速度而变化，粒子在以太运动的速度不能大于光速——突破了经典理论的框架，不自觉地使经典理论发生了变异。洛伦兹的理论成了从旧理论向新理论飞跃的中间环节。与此同时，为了解决能量均分原理与实验不符的问题，普朗克大胆提出黑体辐射的电磁振子的能量不遵循经典的能量均分原理，而且有量子化的能量状态。这一假说成功地解释了黑体辐射现象，但也像洛伦兹一样，普朗克理论也成了经典物理学的一种变异，一种从经典物理过渡到量子理论的中介形态，与洛伦兹一起为经典物理学的彻底革命准备了条件，为爱因斯坦的创新提供了有益的启示。①李醒民：《激动人心的年代》，四川人民出版社1983年版，第14页。
更重要的还在于思想上的突破与准备。这首先是由马赫和彭加勒通过对经典物理学基本理论观念的革命性的批判表达出来的。马赫1883年出版的科学史著作《力学及其发展的批判历史概论》，自觉地、深入地揭露了经典物理学体系的许多内在的逻辑矛盾，其中最突出的是对牛顿绝对时空观、绝对运动观和惯性观念的批判。在牛顿那里，时间和空间都是绝对的，时间是匀速流动的，空间是可以盛任何互不相容的物体的容器。它们都与事物本身无关。马赫认为牛顿的绝对时空观是一种先验的纯粹思辨的产物。而在他看来，世界上一切事物都是互相联系的，是人们从事物的变化中抽象出来的。关于惯性，牛顿把它看作是物体本身所固有的性质。马赫则认为，它是反映物理与整个宇宙的相互关系的一个物理量，处于虚空中的物体是没有惯性的，讨论孤立物体的惯性是没有意义的。更难得的是，马赫还发现了经典物理学内在的另一个基本矛盾——即场与粒子，也就是连续性与非连续性之间的矛盾。实事求是地讲，马赫不仅作为一个科学家提出了光学、力学和波的动力学的许多原理，作为一个思想家、哲学家，除了有把知识看作是感官经验材料的错误外，在排除对世界的形而上学看法，宣传科学的辩证法方面也是贡献很大的。彭加勒发现了伽利略相对性原理与麦克斯韦电磁理论的内在矛盾，并对此作了深入的思考。他提出，相对性原理不仅对力学现象，而且应该对所有的物理现象都适用。他还第一个讨论了假设光速不变性的必要性，甚至预见到物理学进一步发展的前景：“也许我们将要建立一门崭新的力学，我们已经可以窥见这门力学的一鳞半爪，在这门力学中，惯性随速度而增加，光速会变成一个不可逾越的界限。”①这已是作为狭义相对论的基础的两个基本思想——相对性原理与光速不变原理。
以马赫的批判为序幕，经过对迈克尔逊一莫雷实验的研究，再到彭加勒的猜测与预言，物理学革命在相对论方面的酝酿和准备工作已就绪。时代呼唤一位大师出来集一切变革之大成，并进一步作出革命性突破，从而造成划时代的科学革命。爱因斯坦正是适应时代需要，在吸取前人乳汁的基础上脱颖而出的这样一位天才。他在谈到自己的理论创造与马赫的渊源关系时曾明确地说过：“新理论与马赫的观点一样。”②而爱因斯坦后半生的主要成果用统一的场方程推导出质点的概念和粒子的运动方程，就是马赫的天才思想与普朗克创造性研究的继承与合乎逻辑的发展。不过他同时也说，“马赫可算是一位高明的力学家，但却是一位拙劣的哲学家”③。这可能是因为马赫关于知识是感官经验的综合这种错误的表述和主观唯心主义倾向。他在谈到自己的理论创新与麦克斯韦电磁理论的延续和发展时也说：“狭义相对论的起源要归功于麦克斯韦的电磁场方程。”④
①朱亚宗：《伟大的探索者——爱因斯坦》，人民出版社1985年版，第13页。
②《世界科学》1983年第1期，第19页。
③④陈昌曙、远德玉主编：《自然科学发展简史》，辽宁科学技术出版社19841年版，第298、288页。
3.“奥林比亚科学院”的活动为未来创新奠基
在历史上，机遇常常是均等地同时提供给了许多人，然而有人对其视而不见；有人虽然意识到了，也努力去抓它，却怎么也抓不住。这两种人最终都是白白错过了大好机会，落得一个空悲切。而有的人却能一下子抓住它，演出一场威武雄壮的历史剧来，为推动社会的进步作出自己的大贡献。为什么会出现这种完全不同的结果呢？这主要取决于这些人自身的素质，取决于他们平时努力的方向和程度。只要知道了爱因斯坦的兴趣、爱好和长年坚持不懈的非常人所能想像的那种努力，本世纪初的科学革命为什么会由他而不是由别人完成和为什么说“天才出于勤奋”，就不难理解了。
爱因斯坦到联邦专利局工作不久，他的朋友哈比希特和联邦工业大学的老同学贝索（他是经爱因斯坦介绍到专利局工作的）和其他一些人也陆续参加到由爱因斯坦和索洛文在伯尔尼开始一起读书、共同讨论和研究中来。通常他们在工余或课后见面，轮流在各人家里聚会，或一起散步，有时也到一家便宜的名叫“奥林比亚”①的小咖啡厅去。这种活动坚持了整整3年。他们给这种活动起了一个亲切的名字“奥林比亚科学院”。由于爱因斯坦渊博的学识和特有的人格力量，很自然地成了这个团体的核心——“科学院院长”。
①也有的书中把它译为“奥林匹克”。
这期间他们共同研读过皮尔士的《科学法则》、休谟的《人性论》、斯宾诺莎的《伦理学》、密尔的《逻辑学》、马赫的《力学史》和《感觉分析》、彭加勒的《科学与假设》、安培的《科学的哲学经验》和毕尔生当时新出的著作，此外，还读过亥尔姆霍兹的《报告·演说集》、黎曼的著名论著《论作为几何学基础的假设》、戴德金和克利福德的数学论文等许多自然科学的东西。爱因斯坦这段不平凡的生活，使他不仅进一步从自然科学方面，而且从认识论上，为今后专门研究工作作好了准备。爱因斯坦后来之所以能做出其他大科学家做不到的事情，正因为他很早就懂得科学研究不能不受到哲学世界观的指导，从而在研究自然科学的同时，深入地研究了哲学。应当说，这个时期他对各种哲学著作的钻研为后来在自然科学上作出划时期的突破起了很大作用。他不仅是伟大的科学家，同时是伟大的思想家、科学哲学的大师。
1932年，有人问他是否从思辨哲学中得到过什么启发时，他的回答是：“哲学是其他一切科学的母亲，它生育并抚养了其他科学，因此人们不应该因为哲学的赤身裸体和贫困而对她进行嘲弄，而是应该希望她那种堂·吉诃德式的理想会有一部分遗传给她的子孙，这样它们就不至于流于庸俗了。”①
定期活动通常从晚餐开始。食品很简单，每人一点香肠、一块干酪、一点水果、一盒蜂蜜、几片面包、一两杯茶。谈及当时虽然清贫却很有意义的生活，索洛文还曾引用过伊壁鸠鲁的名言：“欢乐的贫困是最美好的事。”
在描述“科学院”通常的学习方法时，索洛文说：“常常一本名著念一页或半页，有时刚念完一句，立即对比较主要的问题进行争论，有时能延续几天之久。”在德语、法语的争吵声中，有时还夹杂几句意大利语的俏皮话。声音越争吵越高，压不住对方，有的就索性坐到吱吱作响的椅背上。不过也有轻松的时候，他们还一起读过李福克的《安提戈妮》、拉辛的《昂朵马格》、狄更斯的《圣诞节的故事》、塞万提斯的《堂·吉诃德》和世界文学中其他一些代表作。有时研究讨论严肃的理论问题太累了，爱因斯坦就拉一首莫扎特的《奏鸣曲》或其他大音乐家的作品。偶尔，在例会以后，他们也登上伯尔尼城南的古尔腾山去迎接日出。
①[美]杜卡斯、霍夫曼编：《爱因斯媚谈人生》，世界知识出版社1984年版，第93页。
索洛文在回忆这时期爱因斯坦的谈话时说，爱因斯坦说话缓慢、单调，时而缄默沉思。他整个儿沉浸在思维的过程中，周围的一切都视而不见。他在回忆中还曾提到过两件很有代表性的轶事：
3月14日是爱因斯坦的生日，索洛文和哈比希特到他家去吃饭，带去了他从未吃过的美味——俄罗斯鱼子酱，这也是爱因斯坦早就想尝一尝的东西。生日宴会进行到最热烈的时候，那盘美味佳肴端了上来。这时，爱因斯坦正在讲惯性，他对这个题目是如此全神贯注。他把鱼子酱送到嘴里，边吃边评论道：“牛顿说，物体的惯性是对绝对空间讲的；马赫说，物体的惯性是对遥远的星系讲的。到底谁对呢？”
鱼子酱吃完了，演讲的人停了下来。别人问他知不知道刚才吃的是什么东西？
“不知道是什么东西？”
“是鱼子酱呀！”
“怎么，哎呀，是鱼子酱呀！”爱因斯坦惋惜地叫了起来。他沉默了片刻，接着又说：“不必请我这样的家伙尝什么山珍海味。
他反正也不知道它的价值。”①
①[苏]库兹涅佐夫：《爱因斯坦传》，商务印书馆1992年版，第40页。
还有一次，预定在索洛文家聚会，那天正好捷克来的交响乐队要举行音乐会，事先索洛文曾提议朋友们去听音乐会，但恰好这天阅读休谟的书正津津有味。大家同意爱因斯坦的意见，照常集体读书，不去听音乐会。可是那天索洛文禁不住人家的劝说，在给伙伴们准备了好吃的东西并留下这样一张便条：“亲爱的朋友们——请吃鸡蛋，并致敬意。”之后就去听音乐会了。爱因斯坦和哈比希特读了便条之后，用完晚饭，在房里抽够了烟才走。走前也留下了一张便条：“亲爱的朋友，请尝浓烟，并致敬意。”第二天见面时，爱因斯坦紧皱双眉，气愤地责骂道：“坏蛋，你竟敢为了什么小提琴就忽视科学院会议！外国佬，蠢货！再有这种狂妄行为，你就要被开除了！”然后，他们坐下来继续谈休谟，午夜之后才分手。①
1905年，哈比希特和索洛文先后离开了伯尔尼，广泛而深入地集体学习和研究活动结束了。3年多“奥林比亚科学院”的活动在爱因斯坦的创造性劳动中起了很大的作用。后来爱因斯坦每回忆起这段生活都充满了感情。