愛因斯坦在愛情上非主流的同時,在學業上也開始了非主流,不過,也算是很多偉人都有的學業風范,輕視學校科班教育,喜愛自學。
在蘇黎世聯邦理工學院學習時期,愛因斯坦自詡為“一個流浪者和不合群的人”,經常和一兩位朋友自學課外知識,鄙視學校的課堂教學。他也開始在咖啡館裡悠閑地消磨時光,和一些不拘於傳統的興趣相投者參加音樂晚會。
難能可貴的是愛因斯坦的自學好友中有一位科班學霸格馬塞爾·格羅斯曼(1878年4月9日-1936年9月7日),他不僅自己課堂知識學的好,更牛叉的是課堂筆記做的更好,不僅讓自己學校成績光亮,還幫助落後同學,比如愛因斯坦同學,順利通過學校的考試。由於愛因斯坦後來不怎麽去上課,每當臨近考試時格羅斯曼就拿自己的課堂筆記讓好友去應付學校考試,後來愛因斯坦對格羅斯曼的妻子稱讚說:“他的筆記甚至可以拿去發表,當我準備考試時,他總是借給我那些筆記本,它們是我的救世主。如果沒有這些東西,真不敢想象情況會是什麽樣。”
愛因斯坦和格羅斯曼經常在利馬特河畔的大都會咖啡館一邊抽煙鬥、喝冰鎮咖啡,一邊討論哲學,在探討、相處中,格羅斯曼對自己的父母做了一份針對愛因斯坦的預言:“總有一天,這位愛因斯坦會成為偉人。”
愛因斯坦和朋友們乾的最多的還是與他們一起研讀最新的物理學理論,包括:德國物理學家古斯塔夫·羅伯特·基爾霍夫(1824年3月12日~1887年10月17日)的輻射理論——任何物體的輻射能力與吸收率的比值都相同,且該比值恆等於同溫度下絕對黑體的輻射能力;
德國物理學家、生理學家、發明家赫爾曼·馮·亥姆霍茲(1821年8月31日—1894年9月8日)的熱力學理論——亥姆霍茲於1882年發表論文《化學過程的熱力學》,他把化學反應中的束縛能和自由能區別開來,指出前者只能轉化為熱,後者卻可以轉化為其他形式的能量,還從克勞修斯的方程,導出了後來稱作的吉布斯-亥姆霍茲方程;
德國物理學家海因裡希·魯道夫·赫茲(Heinrich Rudolf Hertz,1857年2月22日-1894年1月1日)的電磁理論——用實驗證明了電磁波的存在,並測出了電磁波傳播的速度跟光速相同,還進一步觀察到電磁波具有聚焦、直進性、反射、折射和偏振等性質;
奧地利物理學家、哲學家路德維希·愛德華·玻爾茲曼(1844年2月20日—1906年9月5日)的統計力學——1869年,玻爾茲曼將詹姆斯·克拉克·麥克斯韋提出的麥克斯韋速度分布律推廣到保守力場作用下的情況,把物理體系的熵和概率聯系起來,闡明了熱力學第二定律的統計性質,並引出能量均分理論(麥克斯韋—玻爾茲曼定律),得到了玻爾茲曼分布,之後玻爾茲曼於1872年提出了用來描述氣體從非平衡態到平衡態過渡的玻爾茲曼方程,於1877年提出了用“熵”來量度一個系統中分子的無序程度,並給出熵與無序度之間關系的玻爾茲曼公式。
愛因斯坦後來說:“我經常逃課,在家裡懷著神聖的熱忱研讀理論物理學大師們的傑作。”
此時,愛因斯坦還受到了一位不太出名的理論家奧古斯特·弗普爾1894年出版的通俗著作《麥克斯韋電學理論導論》的影響,弗普爾書中的許多概念進入了愛因斯坦的理論研究中,書中有一章名為《運動導體的電動力學》,而後來1905年宣告狹義相對論誕生的論文名為《論動體的電動力學》,在書中弗普爾對絕對運動的概念提出了質疑,認為運動只能相對於其他物體來定義,沒有絕對的運動,他還深入探討了磁場感生電流的問題:“到底是電路靜止,磁體在附近運動,還是電路運動,磁體靜止,這是否是一回事?”
弗普爾上述類似的論述和質疑,其實與後來愛因斯坦提出的狹義相對論有深刻的相關性,也是狹義相對論要解決的問題。愛因斯坦後來提出狹義相對論不是憑空胡來,有自己思考的發展軌跡,更借鑒了前人的研究和思考,只不過愛因斯坦最終將前人的思考更加融會貫通和系統化了。
愛因斯坦還閱讀了法國數學家、天體力學家、數學物理學家、科學哲學家亨利·龐加萊(1854年4月29日—1912年7月17日)的著作。 龐加萊是19世紀後四分之一和二十世紀初的領袖數學家,是對於數學和它的應用具有全面知識的最後一個人,他在數學方面的傑出工作對20世紀和當今的數學造成極其深遠的影響,他在天體力學方面的研究是牛頓之後的一座裡程碑,他因為對電子理論的研究被公認為相對論的理論先驅。1897年春,在蘇黎世舉行的一次數學會議上,本應受邀到場發表講演的龐加萊缺席未到,但會上宣讀了他的一篇論文,其中寫道:“絕對空間、絕對時間,甚至是歐幾裡得幾何,這些條件都不應強加於力學。”
質疑絕對空間和絕對時間仿佛暗含狹義相對論的思想,而限定歐幾裡得幾何又仿佛暗含了廣義相對論最終的結論,不過能達到成功的彼岸,尤其是思想遙遠彼岸的廣義相對論,要付出的努力和思索還需要更多更多。後來,伽裡森在關於龐加萊和愛因斯坦的著作中生動描述了龐加萊的發現如何預示了愛因斯坦的狹義相對論,但由於受限於經典物理學的思維、缺乏思想上的勇氣將其在邏輯上貫徹到底,從而阻礙了龐加萊提出狹義相對論的最終版和正確的物理解釋。
在自學大師傑作的過程中,愛因斯坦還得過人間俗世的學校生活,他還得應付科班的考試,在格羅斯曼的幫助以及自己的天分、努力下,1898年10月中期考試,愛因斯坦得到了不錯的成績6分製中的5.7分,在班裡名列第一,名列第二的是借給他筆記的好友馬塞爾·格羅斯曼,他的分數是5.6分。