很多人會查一些資料給你很專業的回答。這裡簡要回答兩句。愛因斯坦厲害就厲害在這裡。可以說當時根本不具備做實驗的條件。只是一些研究出現悖論無法解釋得通。愛因斯坦才提出相對論試圖去解釋。相對論研究的是宇宙級別、光速級別的事件，現在大部分也停留於觀察層面，要設計實驗難度很大。也正是因為無法透過實驗驗證，所以愛因斯坦沒有憑相對論獲得諾貝爾獎。但很多後來自然出現的天文事件直接或間接驗證了相對論，人們才逐漸認識到相對論的厲害。

愛因斯坦是想象得出的。如果是實驗得出的，那麼實驗室在哪？用了什麼儀器？用什麼方法觀察的？但我們得承認，雖然是想象得出的，也是愛因斯坦長期對宇宙本原深入的思考的結果，是科學理性的猜想。他的眼光似乎已看到宇宙的終極和時光的起點。這正是他的不可超越的偉大之處！

很遺憾地告訴題主，都不是！愛因斯坦是靠運氣得到相對論的。我十分誠懇地告訴題主：相對論和量子力學都是靠運氣獲得的。

在狹義相對論建立以前，洛倫茲透過假設存在一種我們今天叫做“洛倫茲收縮”的真實收縮，便可以在以太理論上解釋一切！這不需要相對論，就可以很好地解決問題了。洛倫茲不是靠想象獲得這一收縮的，而是計算。題主自己也可以根據邁克爾遜-莫雷實驗在以太理論上算出洛倫茲收縮。換句話，如果沒有愛因斯坦，狹義相對論已經有誕生的可能性了。但是洛倫茲所謂的收縮是真實的收縮，後來的實驗觀測顯示，不存在這樣的真實收縮。愛因斯坦是如何獲得狹義相對論的呢？其實愛因斯坦知道一個天文學觀測結果：光行差實驗。這個實驗可以也可以在以太理論上算出洛倫茲收縮。洛倫茲收縮是狹義相對論的核心。只要有了這個東西，狹義相對論就很容易建立。愛因斯坦之所以能建立狹義相對論，和他的直覺有一定關係，但是我覺得還不如說他的運氣好。因為拋棄以太不一定就是對的，或許前面說的那個實驗支援了洛倫茲收縮是真實收縮，進而證明以太是需要的！面對同樣的洛倫茲收縮，愛因斯坦和洛倫茲的選擇截然不同：愛因斯坦放棄了以太，而洛倫茲堅持以太。換句話，每個人都是50%的勝率，愛因斯坦的獲勝在這個意義上純屬運氣！最終歷史記住了愛因斯坦相對論，忘記了洛倫茲的以太理論。

運氣好是成功物理學家普遍的特點。運氣不好的基本成為不了優秀的物理學家。比如說後來的量子力學，海森伯和薛定諤兩個人在兩條不同的路上探索量子力學。薛定諤在一開始走了一個不算錯誤的錯誤之路，結果落後於海森伯！這就是運氣，薛定諤如果一開始就沿著他後來的路走，那麼第一個提出量子力學的就可能不是海森伯了！薛定諤的錯誤之路被後來的三個人走通了，這反過來說明薛定諤的運氣確實不好。

此外，還有霍金，霍金運氣是好的。無論是黑洞熵還是黑洞輻射，都不是霍金的首創，而是別人有了想法，霍金給算出來了！如果霍金運氣差，或許提出這些想法的人就已經算好了，論文也發了，霍金就只能繼續躺在病床上無人問津！

當然，光有運氣也不行，還需要堅實的物理數學基礎，否則算出洛倫茲收縮就是一個巨大的攔路虎！愛因斯坦提出相對論，尤其是廣義相對論，數學曾一度讓他心力憔悴！所以，除了運氣就是堅實的功底。

這是個謬論當道的大時代真科學被無情邊緣化了！別無知的認為愛因斯坦推翻了牛定律，那叫痴人說夢！相對論就是地心說的陰魂復活，它在自然真象面前就是一地亂雞毛！牛力學是幾千年人類認識自然的大集大成是對自然普適的規律的準確描述，誰俢正誰是倒黴蛋！相對論是個啥鬼不過是愛氏閉門造車的嬉耍猴子的唯心怪胎，宇宙的運動是絕對的何來的靜質量，相對論中的靜質量m0是怎麼確定的？世人從來不探究這個至命死結問題，都只會人云亦云的閉著眼睛說胡話，所以不反相對論就是真的不懂相對論，相對論的錯是根本之錯只能無情的剷除毫無俢正價值！物理學中的靜質量，動質量，光速上限統統是相對論杜撰的違背客觀自然規律的謬論謊言！不是你錯了，是相對論這個怪胎錯了，以地球為參考系就天真的認為地球就是靜止的就得到了靜質量這種讓猴子們都笑掉牙的怪論還被學界奉為圭臬真是人類科學史上的大悲哀！。愛因斯坦都尿褲子的問題！兩個等質量的靜止人互推對方就會等速分離運動併產生動質量增大，請回答他們增大的質量從何而來？張雙南，袁嵐峰兩樓主的回答很明白就是說相對論中的動質量增大就是胡說八道的謊言，既然兩個等質量的人相推無法產生動質量增大，難道以小推大或以大推小就能產生動質量增大嗎，低速時無法產生難道高速時就能產生動質量增大嗎！動質量，靜質量高能物理學中的這對難兄難弟還要愚民多久，耍猴多久才能被掃入垃圾桶中，全世界人民視目以待！

狹義相對論的實驗基礎是邁克爾遜－莫雷實驗，證明了在任意參考系中真空中的光速是不變的。在愛因斯坦之前所有科學家都認可牛頓的時空觀，認為有以太存在，認為時間和空間不隨參考系的選擇而改變。為了解釋光速不變的實驗結果，洛倫茨提出了洛倫茨變換，但他依然是在牛頓時空觀下做修正。直到愛因斯坦提出狹義相對論才打破了牛頓的時空觀。所以說狹義相對論是在別人的實驗和理論基礎上提出的。

至於廣義相對論，理論基礎很簡單，非慣性系中的慣性力等效於慣性系中的引力，這算是牛頓力學的一個簡單推論。愛因斯坦以它為基礎做了很多的推演，在當時來說是沒有嚴格的實驗證據支援的，完全是愛因斯坦獨創的理論。後續的各種實驗和觀測結果證明了相對論是正確的。現在人類生活天天都離不開相對論的支援，如果沒有相對論的準確修正，手機定位的誤差將會大於百米

老愛的相對論其實都是無法經過檢驗的假說而己，因為光速的速度實在是太快，目前還無法用試驗的方法檢驗正偽，只是透過一些數學計算而得知可能存在的情況而形成的假說，例如黑洞、時間虧損、質量虧損等。所有這些都不能說它對與錯，如果你認為是錯的，那麼你必須能做一個試驗證明它是錯的，但做這樣的試驗幾乎沒什麼門路，哪怕是一億億年後也無法做這樣的驗證試驗。儘管如此，人們寧願相信老愛的理論正確！因為他是名人，曾獲諾獎！

當時的科學界已經測定光速恆定，愛因斯坦只是思考了一個悖論，就是在光速之上增加速度，會怎麼樣？當時的理論體系解釋不了這個悖論，於是愛因斯坦思考出一種新的物理體系，來解釋這個悖論，就是相對論。所以，所有的悖論，都不是悖論，宇宙自有解釋。

原創思想，很顯然，相對論是愛因斯坦躲在象牙塔中冥思苦想而來，假如他能夠抬頭仰望蒼穹，他絕對不會犯如此低階的錯誤。遺憾的是，他沒有!更恐怖的是，他的方法論後面有無數的追隨者。導致大量的歪理邪說從象牙塔中出籠:黑洞蟲洞白洞，時間旅行，回到過去，回到未來，弦理論，膜理論，超對稱粒子，暗物質粒子，軸子，量子論證明靈魂存在，量子論證明上帝存在，......舊物理難道還不需要革命?

狹義相對論是根據邁克爾遜莫雷實驗得到的結果，假設了光速不變後，透過一系列的思維實驗得到的，比如動車上光在鏡子中反射的思維實驗得到時間膨脹和空間收縮的結果，對物質持續加速卻不能超過光速的思維實驗得出質量膨脹從而得到質能方程。

到了廣義相對論，愛因斯坦已經完全不依賴物理實驗了 ，全靠憑空構建的思維實驗，人在一個封閉箱子裡自由落體的思維實驗推理出等效原理，加速運動中光線運動軌跡變化的思維實驗加速之前得到的等效原理得出引力場裡光線彎曲，從而得到空間彎曲的結果。

所以愛因斯坦確實是透過豐富的想象力運用嚴密的邏輯和豐富的物理知識在腦內構建一個個思維實驗得到的相對論理論框架，然後運用數學工具把這個理論框架定量化，得到一堆可供計算的基本方程。

看了其他人的回答都太官方了，基本就是教科書上的抄下來。實際情況是，小愛大學畢業後找不到工作最後是他大學同學的老爸託關係讓小愛進了專利局成為一名三級技術員，而就是在這個專利局每年要收到大量鐵路相關的專利，其中一些專利涉及解決火車排程問題，高速運動的火車訊號指揮避免相撞等等，而就是在深入研究這個問題的時候一步步的走向了狹義相對論，當然那幾個已具備狹義相對論初步思想的大神對小愛是有影響的，這對小愛順利打通是有幫助的，而狹義相對論的主要計算是小愛的老婆完成的。

相對論屬於理論科學，一般是先有理論，再做實驗驗證。相對論有個基礎假設，那就是假設現在的公理，定理，定律適用於整個宇宙系。在此基礎上推出沒有不受外力的物質和物質都是運動的，我們說的受力，運動，靜止都是相對於不同慣性系而言的

愛因斯坦相對論是思想試驗的結果，當時的科技已經證實了光速不變，且光速是物體運動的最高速度。愛因斯坦的想象就是：假定一列火車以光速執行 ，這時火車上有一人向火車頭方向奔跑 那麼這個人的疊加速度將超過光速，但這與不可能超光速相悖 ，如果要使等式成立，只有時間放緩（變慢），剩下的就是如何證明的問題了。

相對論是建立在一個前提假說作為基礎，經過數學推導得出的結論。

前提假說就是光速不變，光具有波粒二象性。

愛因斯坦透過座標代換，證明空間和時間相對性。觀察得出的結論與所處的參照系有關。

只要確立了光速不變 就很容易推匯出相對論 本來時間和距離決定速度 但現在邏輯倒過來了 速度不變 那只有時間和距離變了 從這個思路去理解 相對論簡單的像初中數學題 如果看書本上的推導 一定被繞暈 覺得自己智商不夠 無法理解這高深的理論 得出公式不難 難的是接受和理解公式代表的物理意義 我覺得世界上真正理解相對論的人也沒幾個 那些口若懸河 像復讀機背書的人 都不懂相對論

說到這個，實際上就是在說民科和正真科學的差別，愛因斯坦其實也是站在巨人肩膀上透過自己的智慧，發展宇宙真理，首先，當時數學已經發展到一個高度，愛因斯坦直接能拿來用而不用花幾百年論證對錯，其次也有物理實驗作為基礎，雖然不是他本人做的，但是實驗結果可以直接拿來用，他只是做了用數學模型來表達宇宙真理，透過自己的思考讓數學來表達物理現象，反過來，再用數學模型去預言物理現象，這就是科學推倒，而民科，只會說大話，毫無根基，全盤否定對方，天上的飛機，繞地的衛星分分鐘就要墜落了

科學是建立在一定的思想文化基礎之上的，科學家要有超前意識，更必須具有一定的組織思維能力與創造想象能力，是毋庸置疑的，實驗只是採取的一種驗證手段和檢驗方法。科學思想理論體系是一個龐大的自然綜合體系，它的建立和發展需要幾代人甚至幾十代的努力與付出。因此實驗不是取得科學成功和理論突破的唯一途徑。正如西醫找不到經絡，說中醫是偽科學。其實，經絡是一個有似於上帝的龐大的神經網路體系，隨著現代科學技術的相互融入與貫通，它已早已突破了傳統觀念的侷限與束縛，被逐步拓展擴充延伸到了自然語言系統，生命科學，資訊科技，生物工程，人工智慧以及天擎引能計劃與擎天啟能工程的探索和應用當中。因此，採用西醫的各種實驗和手段是很難得到這些檢驗和結果的。科學是人的思想意識的偉大突破和對時空概念的超越，穿越時空建設對於人類意味著什麼？意味著我們已經登上了神靈的寶座。人類為什麼要研究神學，神學會給我們帶來更多的快樂與收穫。

愛氏提出狹義相對論進而推出廣義相對論，是思維的結果，其中一把關鍵的鑰匙，是光速不變原理，光速不變不是愛氏發現的，而是當時物理界實際測量的結果，不論光線從何處射來，還是從運動的物體射向運動的觀測者，觀測者測得的光速都一樣，這完全出乎人們預料，也不符合經典物理的推測，這其中必有原因，愛氏從這裡出發，經過他的天才思考，提出了相對性原理。

合理的想象得出來的。俠義相對論解決的問題，在高速下我們觀察出的資料與事物真實資料之間建立了明確的函式關係，解決了當物體運動速度接近光速時觀察者無法直接從觀察中得到真實的物理資訊的問題，必須得透過某種協變後才能得到物理變化或現象的真實資訊。