1905年，爱因斯坦的相对论撼动了当时一众物理学家的世界观。爱因斯坦用他的方程式推翻了艾萨克·牛顿爵士约两个世纪前提出的许多原理。从物理学家到哲学家，几乎人人都将这些原理视为真理——尤其是关于绝对空间与时间的原理，所以人们花了很长时间才接受了新的世界观。
修订的引力
但是爱因斯坦没有止步于此。他开始思考牛顿提出的其他定律，尤其是关于万有引力的那条定律。牛顿的万有引力定律已经存在数百年了，它解释了行星、卫星和恒星的运动，也解释了为什么苹果会落在人的头上。从计算木星的天空中的位置到抛射体的弹道，一切问题都可以从牛顿的万有引力定律得到正确答案，而且答案的准确度惊人。爱因斯坦想：如果把相对性考虑在内的话，这条万有引力定律会有怎样的变化？另外，几十年前詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出的电磁力相关定律可以与相对论体系完美契合。那么，引力应该也有得到类似结果的可能吧？
可让人吃惊的是，引力和相对论很难取得一致。一个原因是，在牛顿的理论中，万有引力会瞬间对遥远的物体产生影响。牛顿的万有引力定律认为：如果太阳突然消失了，我们就会立即感到太阳引力的消失。而在相对论中，没有什么作用力能超过光速（“瞬间”的概念原本也是很有问题的）。那么引力怎么能与相对论契合呢？
二者无法契合。事实上，为了将引力纳入相对论的框架，爱因斯坦不得不再次从根本上重新思考空间与时间的性质！
他最初的论证是这样的：不管物体有多重，它们都会以同样的速度下落。所以从某种意义上来说，万有引力应该不是什么不祥之力，实际上它是那个地方的空间（和时间）的一种属性。他花了好长时间（在他妻子的帮助下）才敲定了论证详情，但是十年后，1915年，他又发表了“广义相对论”的论文。于是，之前他于1905年发表的相对论被称为“狭义相对论”。那是因为它只解释了特殊案例，即物质之间的吸引力不重要且可以忽略不计的案例。
引力或加速
这条理论的基础是所谓的等效原理，认为人无法分清自己是受到了引力的影响还是正处于加速参考坐标系中。所以，如果你站在一架航天飞机上，感觉到向下的引力，但你无法确定这架飞机是停在地球上，保持静止状态，还是位于太空中，正在做加速向上运动。你得借助窗外的景物才能确定，因为这两种力带给你的感觉没什么区别。不管力来源于哪里，是来自地球的重力吸引，还是航天飞机的上升带来了下压的力，你都会有同样的感觉。
缺少重力时也一样：如果你感觉失重，那要么你在太空中，四处飘浮（但愿你还穿着航天服）；要么你在地球上，只不过正在下落。你出于两种情况中都会有同样的感觉。嗯，至少在你落地前都一样。
在狭义相对论中，空间的三个方向和时间的一个方向不仅不被视为两个不同的概念，而且被当作一个整体中不可分割的两部分：四维时空。在1905年的论文中，时空永远是扁平的，就像一张（四维的）纸一样。这意味着两条平行线只会在无穷远处交会，三角形中的角相加永远等于180度，不同地方的时间流逝速度都一样。
在广义相对论中，情况则完全不同。爱因斯坦意识到，如果有质量非常大的物质在场，时空实际上就不是扁平的，而是弯曲的。就像铅坠会让橡胶板产生一个小坑，重物也会让时空出现一个小坑。所有有质量的事物，甚至只有能量密度的事物，比如一道光射线，都会扭曲它周围的空间与时间。
另外，穿过弯曲时空的物体就会显得好像受到了万有引力的影响。然而，两个物体之间并没有力在起作用，而是空间与时间的几何弯曲使得二者越靠越近。
关于究竟发生了什么，这里有一个简单的版本，其中只涉及空间的弯曲，不涉及时间的弯曲：想象一下大西洋中的两艘船，它们都行驶在赤道上，一艘在另一艘船以东几公里的地方。两艘船现在都向北行驶。它们以各自的罗盘为参照，将船头掉转向北极方向，然后启动发动机。起初，它们之间保持着固定的距离，但越往北走，它们就挨得越紧。如果格陵兰岛没有挡在前方，它们就会在北极遇上。这样看起来就好像两艘船在相互吸引，但两艘船都发誓它们其实是沿直线行驶的！这是因为地球的表面并非扁平的，而是有弧度的。空间和时间的弯曲也一样，它会导致质量巨大的两个物体相互吸引。
引力对时间的作用
广义相对论有一些非常古怪的结果：其中最奇怪的是引力的时间膨胀。在非常重的物质附近，时间的流逝速度比较慢！在地球上，这种影响非常小，但如果你有非常精确的时钟，影响也是显而易见的。因此，地球上的时间过了一年，但在遥远的太空中，过去的时间是一年外加约0.02秒。你可能会说，这点时间也没多长。但是这点时间对任何一个太空任务而言都是至关重要的，这些任务的时间安排需要精确到不可思议的程度！在0.02秒的时间里，地球赤道上的一点，比如飞机跑道，会因为地球的自转移动约10码。如果就因为忘了考虑广义相对论，航天飞机着陆时出了差错，那就尴尬了。
实际上，牛顿的方程式足以解释我们的太阳系中的大部分现象。不过，有一个例外，水星公转轨道的近日点会逐年产生轻微的变化。其中大部分变化可以用其他行星的引力解释，但仍然有一小部分只能用广义相对论解释。因此，这是最初发现的能印证爱因斯坦的新理论的证明之一。而第一次观测到引力透镜，则是另一项证明。
广义相对论带来最巨大的影响是，它让人们了解到一个事实，宇宙不是静止不变的，而是会收缩或膨胀。事实就是如此——除非你在爱因斯坦的方程式里凭空加入一项人为创造的因子，即“宇宙常数”。1929年，美国天文学家爱德文·哈勃观测结果表明，宇宙实际上在膨胀，此结论彻底解决了这个问题。之后，爱因斯坦从他的方程式中剔除了宇宙常数，并称其为他“最大的失误”。1990年后，天文学家详细的观测结果表明，宇宙常数实际上也许还是应该加在方程式中，而且宇宙的膨胀在加速！
