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狭义相对论
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在苏黎世和布拉格，爱因斯坦致力于解决由他的相对论所提出的问题。
根据牛顿的相对性原理，发生测量的实验室本身的运动速度不能通过实验室内物体的运动来确定。
1905年，爱因斯坦将光学现象也包含在这个原理内，即无论是测量光线还是物体的运动，都不能确定发生测量的实验室本身的运动速度。
但是，只有当实验室做匀速直线运动时，这个原理才成立，这与爱因斯坦的理论也一致。
根据爱因斯坦的理论，能够在实验室参考系L中测定是否L相对惯性系F做变速运动。
因此，测量实验室中的物体运动，能够获得实验室运动的加速度，但却不能得到实验室的速度。
爱因斯坦认为这种描述方式不能令人满意。
恩斯特·马赫曾提出改善的建议，假设通过L上的观测，人们能确定其相对于固定的星星的加速度，而不是相对某个虚拟惯性系的加速度。
因此，L上发生的事件就能被真实的物理对象——固定的星星——所影响。
但马赫的建议仅具雏形，没有发展为完善的理论，因此人们无法计算固定的星星对L上发生的可观测事件会有什么样的可验证的影响。
爱因斯坦的目标是弥补这点不足。
他将以下问题作为自己的出发点：在牛顿物理中，怎样通过实验室L中的实验结果，来判断实验室本身相对于惯性系的速度是否发生变化？我们已经知道当L也是惯性系时，牛顿惯性定律和第二定律都在L中成立。
基于日常生活经验，我们同样容易知道，当L相对惯性系的速度发生变化时，这些定律将不再成立。
接下来，我们假设L是火车的一节车厢。
若惯性定律在L中成立，这意味着在车厢中站立的人不使用任何力，就能在车厢的同一个位置一直稳稳地站着。
而经验告诉我们，上述情况只有在火车沿直线匀速前进时才成立。
当火车突然刹车时，人们如果不注意站稳扶好，就容易向前跌倒。
当火车突然加速或急转弯时，也是如此。
总的来说，只要车速发生变化，人们就需要借助外力才能站稳；而火车恢复匀速直线运动后，人们就能自己在同样的位置稳稳站住。
因此，可以通过人们状态的变化，即是否需要做额外的努力让自己维持站稳不动的状态，来判断车厢L是惯性系还是非惯性系。
即使从这种最直接体验中，我们也能够发现，车刹得越急，越要花费更大的力气让自己站稳。
用更一般的说法，即加速度越大，需要的力越大。
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