Еще в юности Эйнштейн пытался представить себя пассажиром поезда, который мчится со скоростью света, и пытался понять, что должен видеть такой пассажир в зеркале, считая скорость света постоянной для пассажира (дальнейшие рассуждения, как ни странно, почти не зависят от того, соглашается ли кто-либо еще с этим условием). Может ли, рассуждал Эйнштейн, пассажир увидеть какие-то изображения в зеркале (свое собственное лицо или последний вагон поезда) и что он видит в действительности? Для получения изображения необходимо, чтобы луч света отразился от объекта (лица пассажира, последнего вагона и т. п.) и вернулся назад, а это представляется невозможным, поскольку сам поезд движется со скоростью света, а эта скорость (по определению) является предельной для всех объектов. Конечно, можно предположить, что в таком зеркале вообще ничего не отражается, но такой ответ противоречит здравому смыслу, который Эйнштейн всегда считал критерием истины, и поэтому такое решение он отвергал сразу.
Для понимания проблемы мы должны задуматься над тем, что видит наблюдатель, находящийся на платформе, мимо которой несется наш фантастический поезд. Наблюдатель может определить, что поезд движется со скоростью света (не забывайте, что эксперимент мысленный!), но пассажир не может видеть наблюдателя в зеркале. Для этого вновь необходимо, чтобы отраженный луч света догнал поезд и зеркало, т. е. двигался с немыслимой удвоенной скоростью света).
Размышляя над такими задачами более десяти лет, Эйнштейн пришел к некоторым выводам, которые противоречили интуитивному восприятию, но стали основой специальной теории относительности. Вообще говоря, еще до Эйнштейна многие выдающиеся ученые уже понимали, что существующая в классической науке парадигма абсолютного времени должна быть существенно пересмотрена. Среди них в первую очередь следует отметить великого французского математика и теоретика Жюля-Анри Пуанкаре, в трудах которого еще за три года до публикации первой работы по теории относительности Эйнштейн наткнулся на знаменитую фразу: «…абсолютное пространство не существует… как не существует и абсолютное время». Многие ученые ощущали наличие этой весьма серьезной проблемы физики, но для ее решения потребовались гений и упорство Эйнштейна.
Основные идеи теории относительности могут быть сформулированы легко и точно, но проблема заключается в том, что их трудно «перевести» на язык повседневного опыта по двум важным причинам. Во-первых, описываемые теорией эффекты просто не могут происходить в привычном нам мире, где скорости движения объектов (тех же поездов) всегда существенно меньше скорости света. Во-вторых (что, кстати, значительно важнее), соображения здравого смысла привели Эйнштейна к выводу, что окружающая нас реальность (увы?!) несколько «сюрреалистична». Начнем с простого определения, которое прекрасно известно даже офицерам дорожной полиции: скорость равна пройденному расстоянию, деленному на время. Определяя радаром скорость вашей машины в 100 км/час, полицейский вполне здраво исходит из того, что ваша машина проходит в час расстояние в 100 километров. Мы все соглашаемся с этим простым, кажущимся самоочевидным определением скорости, поскольку в нашем мире расстояние и время являются абсолютными величинами, т. е. ни один час не длится больше другого, а все километровые участки на шоссе равны друг другу и даже уже размечены соответствующими указателями или столбиками.