有人說愛因斯坦小時候并不是一個好學生,這或許是一種誤解。很可能起源于老師對他并不客觀的負面評語,或者是學校成績評分方法的改變使然。那時德國中學對學生成績的的計分方式是,在1至6分的范圍內,“1分”有段時間被當作是最高分數(shù),但這個評分方法不久后被顛倒過來,“1分”成了最差的等級。他的數(shù)學和物理成績總是獲得最高等級,其他科目也能得平均以上的分數(shù)。惟一較差的科目是外語,愛因斯坦從來對此毫不諱言;實際上,他到美國以后也從來沒有真正掌握好英語,畢竟那時他已屆中年,不過他可以很好地聽英語,看英文報紙。平心而論,在愛因斯坦的學生時代,特別是中學學習中確實沒有顯示真正“天才”的一面。一直到二十多歲后創(chuàng)造性地用全新的角度進行有關時間和空間的物理學研究時,愛因斯坦的過人才華才光芒畢現(xiàn)。
十三歲的愛因斯坦對哲學和音樂的興趣更加濃厚。他研讀了德國哲學家伊曼努爾·康德的著作《實踐理性批判》,其中關于自由意志的哲學理論在愛因斯坦心中引起了共鳴。他可能閱讀了書結尾處康德的那篇著名的宣言。宣言中稱:“有兩種東西讓心靈充盈生生不息的新奇和敬畏:即高高在頭頂之上的星空和其中所蘊含的自然之律?!边@句話常被愛因斯坦引用。與此同時,愛因斯坦決定放棄小提琴課程,因為他開始覺得小提琴老師的教學有些枯燥并且太過機械,轉而開始自學自練,并從中獲得極大的滿足。他最喜歡的曲子是莫扎特的小奏鳴曲,他認為這些曲子是如此純凈、美妙,簡直是宇宙內在美的體現(xiàn)。莫扎特小奏鳴曲后來成為愛因斯坦的畢生最愛。他曾告訴自己的兒子漢斯說:“堅持練習莫扎特的小奏鳴曲吧!我也是從中逐漸了解音樂的?!?/p>
1894年,家族生意的變故迫使愛因斯坦一家決定遷離慕尼黑。通過制造安裝路燈、承接城市照明設施工程、制造電表、電機及其他城市用電設施,赫爾曼、雅各布兄弟的公司在慕尼黑的生意頗為紅火,頂峰時公司雇員一度達到近200人。但很快便有其他實力更雄厚的大公司加入競爭,他們在政府工程招標中擊敗了他們公司,斷了他們主要收入來源,因此兄弟倆決定放棄德國的公司到意大利北部城市米蘭的帕維亞城碰碰運氣。背井離鄉(xiāng)感覺總歸不好受,特別對小愛因斯坦和瑪雅更是刻骨銘心。敏感的愛因斯坦年僅十五歲,但已能體會到生意場上的風云變幻對家庭的影響和與家人離別的痛苦。其中,導致他們家生意失利的原因中隱含的反猶情緒從此讓愛因斯坦對出生國德國一直心存芥蒂。
因為父母不愿讓愛因斯坦中斷在慕尼黑的學業(yè),就把他一個人安排住在慕尼黑的一位遠親家繼續(xù)上中學七年級。這樣一來,他還需繼續(xù)在深惡痛絕的學校中忍受軍事化的管理,而且從此告別溫暖舒適的家庭生活,這對他來說簡直遭透了。在痛苦等待父母的來信中過了幾個月后,愛因斯坦瞞著父母,給學校留下一條醫(yī)生開出的“神經衰弱”診斷證明后離開了學校。當年12月,愛因斯坦只身一人乘火車離開慕尼黑到意大利米蘭尋找家人。
當看到遠道從慕尼黑一路趕到意大利米蘭的小愛因斯坦出現(xiàn)在眼前,保利娜和赫爾曼十分驚訝。跟家人重逢后,愛因斯坦懇求父母把他留在米蘭跟家人在一起,這讓赫爾曼夫婦倆感到很為難,因為他們既不希望愛因斯坦荒廢在慕尼黑中學的學業(yè),但又心疼孩子一個人留在慕尼黑。后來愛因斯坦向父母保證他會自學通過1895年秋天的蘇黎世聯(lián)邦技術大學的入學考試,父母才將他留在身邊。在當時的歐洲,蘇黎世聯(lián)邦技術大學是有志于科學技術學生的最佳選擇。它不要求申請者必須具有中學畢業(yè)證書,只須在入學考試中取得較好成績即可入學。進入這所學校是愛因斯坦的理想,也是當工程師的叔叔雅各布和講求實際的母親保利娜的期望。
愛因斯坦很享受在意大利的生活。接下來的一年,他學習非常勤奮,同時空余時間還幫助叔叔搞一些設備的設計工作。他的學習習慣很是奇特。妹妹瑪雅回憶說,哥哥即使身處嘈雜環(huán)境當中仍然能集中精力不被打擾,他常常坐在沙發(fā)上“手中拿著紙筆,不時小心翼翼蘸蘸扶手上的墨水瓶,完全專注于學習中,周圍的人聲鼎沸絲毫不能影響他”。愛因斯坦對考上蘇黎世聯(lián)邦技術大學的目標毫不含糊。學習功課之余,出于個人愛好他開始寫首篇科學論文,并寄給遠在德國的一個物理學家親戚過目。這篇論文表明了他對電磁現(xiàn)象的興趣,也顯示他對當時電動力學的研究頗有心得。
十六歲的愛因斯坦在空閑的時候也開始思考時間和空間的問題。他試圖描述追逐一束光線的情景:能否與光線速度并駕齊驅,能否比光線快趕上光線?他在1949年的《自述》結尾處寫道:“如果我以常數(shù)c速度(光在真空中的行進速度)追趕一束光線,則可觀測到這束光波在電磁場中處于靜止狀態(tài)……一開始直覺便清楚地告訴我,如果這是正確的話,同樣的道理,相對于地球的靜止的觀測者,則也將發(fā)生同樣的現(xiàn)象,但顯而易見這種情況不可能出現(xiàn)?!彼€繼續(xù)聯(lián)想,如果人們騎上一束光線,以每秒186324英里的速度風馳電掣,將看到怎樣的一個世界呢?從飛馳的火車上射出的光線是否比從靜止的火車上的速度更快些?這些構想成為愛因斯坦發(fā)現(xiàn)狹義相對論的基礎。他在狹義相對論(見第四章)中創(chuàng)造性地提出光速恒定的理論,即不論射出光線的物體以何速度運行,光線均以恒定勻速前進。狹義相對論對人們認識時間和空間具有巨大的啟示作用。
1895年十六歲那年夏天,愛因斯坦家從米蘭搬到意大利南邊的帕維亞,但是很快第二年秋天又搬回米蘭。愛因斯坦在此期間徒步翻過亞平寧山拜訪住在意大利西部城市熱那亞的親戚。
1895年10月,他坐火車到鄰近的瑞士參加蘇黎世聯(lián)邦技術學院(后改為聯(lián)邦技術大學,即ETH)的入學考試。年僅十六歲的他離入學年齡還差兩歲,是靠父母在當?shù)氐囊晃缓糜褞兔Σ疟粶试S提前參加考試的。愛因斯坦數(shù)學和科學科目獲得高分,給學校一位教授留下深刻印象,特許他留在蘇黎世旁聽自己的課。但技術學院的校長阿爾賓·赫爾佐格認為盡管愛因斯坦頗具數(shù)理方面的天賦,但也許還未準備好開始大學生涯。他建議愛因斯坦再等一年,在入學前好好把外語和歷史方面的知識缺漏補上。與愛因斯坦一家熟識的老朋友古斯塔夫·米埃爾說服愛因斯坦父母讓孩子到瑞士的中學讀一年工科班。于是,愛因斯坦便遵照父母安排進入蘇黎世附近阿爾高郡的高級文科中學阿勞中學,并于一年后順利畢業(yè),免試進入蘇黎世聯(lián)邦技術學院。