2005年是联合国确立的“世界物理年”，德国和瑞士干脆称为“爱因斯坦年”，旨在纪念爱因斯坦的狭义相对论发表100周年及他逝世50周年。1905年，的确是人类科学史上，尤其是物理学史上的奇迹年。这一年，身为瑞士伯尔尼专利局三级评审专家的爱因斯坦写下的6篇（当年发表4篇）论文如晴空一声霹雳，如漆夜一道闪电，宣告了科学史上自牛顿革命之后又一次科学狂飚的到来。
这一年他的科学成就涉及量子论、分子运动论、相对论三个领域，除了牛顿在1665年－1666年因伦敦的瘟疫回到家乡乌尔索普那段时间的创造力可与之媲美外，没有哪一位科学家能在这么短的时间为科学大厦做出如此奠基性的贡献。
德布罗意（de Broglie）在谈到这一奇迹时说：“爱因斯坦以非凡的精力，在同一年里建立了今天主宰着全部现代物理学的两大理论（相对论和量子论）中的一个，并且对另一个理论的发展也作出了主要的贡献。”本文不打算就爱因斯坦这几篇论文在科学上所产生的影响作详细分析，因为这是任何一本哪怕是通俗的介绍爱因斯坦生平的书籍中都不会错过的内容。
本文主要试图对1905年之前的爱因斯坦性格特征以及他具备的科学素养着手分析他创造奇迹的原因。最终我们会发现，这些奇迹决不是什么“上帝的垂青”，而是他矢志奋斗的结果。如果从爱因斯坦早年的性格特征来搜寻他日后成功的原因，那么他强烈的好奇心，顽强、坚定的信念，追求独立自由的“叛逆”倾向是非常突出的。青少年时代的爱因斯坦对科学研究中巧妙的实验设计和杰出研究同样表现出了自己的赞叹。
16岁所写的他的第一篇科学文章中他称巧妙的赫兹（Hertz）实验是“令人惊奇的”；在他1900年8月1日给米列瓦（Mileva，后来成了爱因斯坦的妻子，因为本文多次提及她，下文用M代替）的信中提到他读了基尔霍夫（Kirchhoff）关于刚体运动的研究时，称这项伟大的工作令他“惊叹不已”。
（2，P231）爱因斯坦永不枯竭的好奇心成为连接他身处的经验世界和思维世界的桥梁，以至于他认为“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。”1900年7月他从ETH毕业后，首先是因为他的“叛逆”个性而丧失了担任韦伯（Weber）教授的助教职位。
其后他获知胡尔维茨（Hurwitz）教授的助教马特（Matter）已经获得一中学教师的职位从而余下一个助教的空位，他9月23日提出申请，他收到了答应考虑的回复，26日又向胡尔维茨询问，直到10月3日仍未收到答复。但他依然信心十足，在给M的信中他对自己的成功“不抱任何怀疑”。但最终这个职位留给了他人。
10月11日他给海伦尼（Helene）的信中谈到他和M都没有获得职位紧靠给别人补习的钟点费维持生活时说：“这岂不是流动手艺人的生活，或者简直就是吉卜赛人的流浪生活吗？然而我相信，即使在这种情况下，我们至少也会根跟平常一样很快活。”话中虽然有些戏谑，但丝毫没有气馁的迹象。
12月13日爱因斯坦完成了他的第一篇科学论文《由毛细现象得到的一些结论》并投给了德国的《物理学年报》，该论文于1901年3月1日发表。他以此为契机，3月9日向莱比锡大学的维纳（Wiener）教授，3月19日、4月3日两次向莱比锡大学的奥斯特瓦尔德（Ostward）教授申请助教职位。4月4日在给M的信中他自信地说道：“不要多久我就会以我的投标来给从北海到意大利南端的所有物理学家增光”。
真是少年心事当拿云的壮志。当申请没有得到一丝反馈时，他依然对生活充满了信心，4月10日给M的信中说：“但我决不因此而气馁，而且我已经戒绝了怨天尤人，这种怨气主要还是由于虚荣心受到了伤害”。
自从毕业后直到1901年5月他到温图尔特技术学校担任两个月的代课教师之前，甚至可以说在1902年6月任职伯尔尼专利局之前，爱因斯坦一直处于颠沛流离的状态中，连他的父亲都背着他向奥斯特瓦尔德“求助乞援”，但他面对逆境表现出的顽强、坚定信念孕育了日后他在奇迹年跃步云颠。我们时常会在各种媒体上看到这样的说法，就是认为1905年爱因斯坦从一位普通的专利局小职员一夜间名声雀起。
甚至国内好多民科（民间科学家）以爱因斯坦为“榜样”，在没有高等数学基础的情况下毅然向歌德巴赫猜想进军，也试图创造科学史上的奇迹。其实爱因斯坦当年的科学成就在科学界的理解程度，如同黑格尔所说的“听众中只有一个人理解我，却又误解了我的意思”。尤其是光量子概念，迟迟得不到科学界的认同。
我们后来之所以称那一年是“奇迹年”，并不是说当年的轰动效应像今天的“超级女声”似的而称之为奇迹的，而是因为爱因斯坦当年的科学论文对物理学转折时期的奠基性贡献而言的。同样可以说明爱因斯坦并非“一夜暴富”的理由是他1909年10月才正式离开专利局到苏黎世大学的。我们可以从爱因斯坦成长中积累的科学素养来追寻他那一年硕果累累的原因。而恰恰是在ETH的四年，为爱因斯坦后来的科学事业打下了坚实的理论基础。
一方面是学校的理论课程的培养，尽管他逃了一些不感兴趣的课；另一方面是他自学了许多课堂上学不到的物理理论。1952年7月14日爱因斯坦给阿诺德·海姆（Arnold Heim）的信中还生动地回忆起在ETH那些难忘的课程：阿尔伯特·海姆（Albert Heim）的地质课有“不可抗拒的魅力”，盖泽（Geiser）的微分几何是“教授法艺术的真正杰作”。
此外，他还十分喜欢韦伯的物理课，1898年2月16日给M的信中谈到：“韦伯以非常高超的技巧讲授了热学（温度、热量、热运动、气体动力学），我殷切盼望他不断讲授新的课程。”不过，无庸讳言，ETH是一所侧重工程技术知识的大学，物理学相对比较落后，但是我们前文已经提到，爱因斯坦如饥似渴地通过自学汲取着物理学前沿的理论。
1899年8月10日在给M的信中说：“我已经归还了亥姆霍兹（Helmholtz）的书，而今正再一次深入细致地攻读赫兹（Herz）的电力传播……。”9月10日他提到已经向图书馆预约了亥姆霍兹、玻尔兹曼和马赫（Mach）的书，9月28日他说要着手读亥姆霍兹的电磁光学理论了。他为当时物理学洪流的迅猛进展兴奋异常，在1900年10月3日给M的信中他说道：“我现在在物理化学方面已经懂得相当多。
最近30年来在这个领域中所取得的成就简直叫我心醉神迷。”也难怪1901年他在温图尔特技术学校期间有些抱怨地对M说：“很遗憾，技术学校这里没有一个人掌握近代物理的最新情况，我向所有的人探询都是徒劳无益。”爱因斯坦对当时科学发展的迅猛深有体会，在1901年12月28日致M的信中说：“米凯耳（Michele）给我一本关于以太理论的书，它是1885年撰写的。
这本书的观点这样的陈旧，使人觉得它好像是出自古代。”此外，他经常通过阅读德国的《物理学年报》来了解物理学的最新进展。就爱因斯坦的一生来看，他主要研究的是理论物理。但是一些人认为爱因斯坦只重视理论物理而轻视物理实验的说法是站不住脚的。1905年的科学成就与他青年时代重视经验事实也是密不可分的，首先因为任何一位理论物理学家的思维总是以经验事实为起点的，其次因为青年时代的他具有经验论倾向（下文详述）。
小时候，爱因斯坦的家庭环境也影响了他的动手能力。他的父亲和叔叔经营的公司从1882年就已经开始同电技术有关了，到1885年则专门从事电器设备的制造。此外，对他影响很大的叔叔雅克布还是一位工程师，制造的产品有一些还获得过专利。在这样的氛围中，爱因斯坦对机械设计也有浓厚的兴趣，1895年在意大利期间，他经常帮叔叔搞设计。
他的实践能力让雅克布大吃一惊，一次雅克布对一位见习生谈到他说：“您知道，我的小侄儿本来就是非常了不起的。我和我的助理工程师绞尽脑汁考虑了好多天的问题，这个青年人用了不到一刻钟的工夫就完全解决了。”后来在ETH期间，他非常热心于物理实验，而且侧重工程技术的ETH的欧洲一流的电工实验室也为他提供了绝好的条件。他曾回忆道：“大部分时间我都在物理实验室操作，为直接与观察接触迷住了。
”1900年8月30日他给M的信中谈到：“我们无论如何都要求得到韦伯的好感，因为他的实验室的确还是最好的实验室，而且也管理得最好。”正是得益于他在实验室的实践操作，使得他构思、设计出的关于检验物理理论的实验既简单又有效。1899年10月10日他致M的信中说：“我还想出一个极其简单的方法来判定金属中的潜热是否应当归属于有重物质的运动……。这些方法实施起来很简单，不需要任何我们不易得到的仪器。
”1901年9月6日在致格罗斯曼（Grossmann）的信中说：“我现在想到一个简单得多的方法来研究物质对光以太的相对运动，这个方法只是以通常的干涉实验为依据。”（2，P300）后来，当他把这个想法讲给克莱纳（Kleiner）教授时，克莱纳称他提出的实验方法是“可以想得出的方法中最简单也是最适合的一种”。
当爱因斯坦就职专利局之后，更使他保持了对实验、技术的兴趣，这种工作对他而言是一种真正的幸福，因为“它迫使你从事多方面的思考，它对物理的思索也有重大的激励作用。”青年时代的爱因斯坦不但具备了扎实的理论功底，而且还有亲身的实验经验，此外还必须提及的是他的哲学思维。这里不谈他青年时代已经显露的卓越的社会哲学和高尚的人生哲学，而要谈对他科学事业有直接影响的科学哲学，当然范围是1905年之前。
国内学者李醒民先生认为爱因斯坦的科学哲学是一以贯之的，是实在论、经验论、理性论、约定论、整体论诸元或者多极之间保持必要张力的哲学体系，他称之为“多元张力哲学”。当然，爱因斯坦青年时代尤其在专利局的“奥林匹亚科学院”活动中讨论了许多哲学大师的著作，与科学哲学相关的有：皮尔逊（Pearson）的《科学的规范》、斯宾诺莎（Spinoza）的《伦理学》。
马赫的《感觉的分析》、穆勒（Mill）的《逻辑学》、休谟（Hume）的《人性论》、亥姆霍兹的论文和演讲稿、安培（Ampere）的《科学哲学论文集》、黎曼（Riemann）的《几何学基础》、阿芬那留斯（Avennarius）的《纯粹经验批判》、彭加勒（Poincare）的《科学与假设》等。如果从每位大师对爱因斯坦的影响来分析也的确会找出他们的“蛛丝马迹”。
但是，就1905年之前的爱因斯坦来看，应该说他是一位怀疑的经验论者或者说批判的经验论者，并有些唯理论的萌芽。爱因斯坦本人也曾在一封信中谈到他的哲学转变过程：“从有点类似马赫的那种怀疑的经验论出发，经过引力问题，我转变成一个有信仰的理性论者，也就是说，成为一个到数学的简单性中去寻找真理的唯一可靠源泉的人。
”（4，P104）爱因斯坦最早接触马赫的著作，是1897年在贝索（Besso）的推荐下阅读勒马赫的《力学史》。正是这本书，使他后来回忆说：“是恩斯特·马赫，在他的《力学史》中冲击了这种教条式的信念；当我是一个学生的时候，这本书正是在这方面给了我深刻的印象。我认为，马赫的真正伟大，就在于他的坚不可摧的怀疑态度和独立性。
”（1，P9）马赫对经典力学的批判成为爱因斯坦创建狭义相对论的锐利武器，他后来也多次提到，马赫为相对论的发展铺平了道路。但是爱因斯坦也有不同于马赫的地方。首先是他具有朴素的唯物论，这是受斯宾诺莎以及早年实验实践影响的。
其次是他不像马赫那样是十足的经验论，他又有唯理论的萌芽——表现在不泥于经验而敢于大胆假设上，这是受休谟带有理性成分的怀疑论的影响，即概念形成的非归纳、非逻辑性，尽管当时他对此理解得并不充分。因此1905年的爱因斯坦的科学哲学思想可以说是在批判的经验论和唯物论之间保持了必要的张力，这些原则为他的科学研究指明了方向。