骑光束（1895年）
16岁时，爱因斯坦想象自己以光速追赶一束光。你会看到什么？根据麦克斯韦方程组，静止的观察者应该会看到冻结的电磁波——但麦克斯韦方程组并不允许这样的解。这一矛盾困扰了爱因斯坦10年，直到他意识到解决方法：你无法以光速旅行，因为时间和长度的变换使得光速对于所有观察者而言永远是c。这成为了狭义相对论。
下坠的电梯（约1907年）
爱因斯坦的“最快乐的想法”：一个在电梯里自由下坠的人，从内部无法分辨自己是在引力场中下坠，还是在真空中漂浮。引力和加速在局部是无法区分的——这就是等效原理。通过这个思维实验，爱因斯坦花了8年时间发展出弯曲时空的数学：广义相对论。
双生子佯谬
狭义相对论预言，一个以近光速进行往返旅行的孪生子会比留在地球上的孪生子老得慢——运动的时钟会变慢。这似乎是悖论，因为每个孪生子都看到对方在运动。解决方法是：旅行的孪生子经历了加速（改变方向），打破了对称性。这种不对称是真实的，并已通过原子钟实验得到证实。
EPR（1935年）
爱因斯坦、波多尔斯基和罗森发表了一个思维实验，辩称量子力学必定是不完备的：如果两个粒子相互作用后分离，测量其中一个会瞬间影响我们对另一个的认知，无论距离多远。要么量子力学不完备（存在隐变量），要么有什么东西移动得比光还快。爱因斯坦更倾向于隐变量。贝尔定理（1964年）及随后的实验表明，爱因斯坦偏好的那种局域隐变量是不可能存在的。
常见问题解答
爱因斯坦最重要的思维实验是什么？
爱因斯坦将他的“最快乐的想法”描述为想象一个人在一个电梯里自由下坠，感觉不到重力。这个等效原理——即引力质量与惯性质量相同，且引力在局部与加速无法区分——成为了广义相对论的基石。
什么是双生子佯谬？
双生子佯谬是一个思维实验，其中一个孪生子以近光速进行往返旅行，而另一个留在地球上。相对论预言旅行的孪生子老得慢。这似乎是悖论，因为每个人都看对方在移动，但旅行者的加速（改变方向）打破了对称性，使得这种不对称的老化成为真实且可测量的事实。
什么是EPR佯谬？
EPR（爱因斯坦-波多尔斯基-罗森）佯谬（1935年）认为量子力学必定是不完备的：纠缠粒子的测量似乎在任何距离上都会瞬间相互影响。爱因斯坦认为这需要隐变量，使量子力学不完备。1964年的贝尔定理及后续实验显示，局域隐变量无法解释量子关联，量子纠缠是真实的。