时空穿梭

如果运动的速度增加，时间就变慢，那么穿越时间似乎是可能的。爱因斯坦描述过一对双胞胎被分开的悖论。一个以近乎光速的速度飞向太空，另一个留在地球上。五十年过后(以地球的时间来算)，飞向太空的火箭回来了。当留在地球上的那个人变老了五十岁，飞向太空的那个人却可能只变老十岁左右，因为运动的速度使时间变慢。

使用比光速还要快的速度，我们可以给过去发电报。

我们得出结论，一个位于地球赤道的平衡轮钟要比一个与它一模一样，但位于两极中的其中一极的钟走得慢一点。除了位置不同，它们所处的其他条件一致。

质量和能量

爱因斯坦在1905年发表的第四篇论文给世界提供了他最著名的公式的基础，并且预示了核能以及核武器出现的可能性。狭义相对论的一份三页长的附录说明了此理论带来的最深刻的影响：

克拉克 麦斯威尔和洛伦兹的理论不可避免地促成了狭义相对论??这个理论要表明的是，质量不是一个恒定的数量，它取决于或者等同于能量的构成。它还表明了牛顿定论只适用于较小速度情况的局限性；狭义相对论是一种新的运动定律，在它的框架下，真空中的光速是临界速度。

正如同时间和空间由于相对性密不可分，能量和质量也如此。

一个封闭系统的静止质量和它的能量是相同的，这样就排除了质量作为一个独立概念存在的可能。

广义相对论

虽然狭义相对论是突破性的，但它只代表了爱因斯坦的一部分观点。之所以它是狭义的，是因为它只适用于特定的环境和情况处于一致、恒定的运动的物体。它没有考虑到中立的情况。因此，爱因斯坦想创造出一个能普遍适用的理论。

我必须说明，相对论像是有两层楼的建筑，分别是狭义相对论和广义相对论。作为广义相对论基础的狭义相对论适用于除重力外的所有物理现象；广义相对论提供了重力的原则以及它们和自然界其他力量的关系。

伟大的物理学家马克斯 普朗克曾警告爱因斯坦：

作为一个老朋友，我必须告诉你，首先你不会成功；其次，即使你成功了，也没人会相信你??如果你成功，你将成为下一个哥白尼。这项工作比爱因斯坦设想的要困难得多，直到1915年他才完成。

在此之前，我从未被任何事情困扰这么久??和这个难题比起来，最初的相对论只是小儿科的游戏。

我找不到时间写作，因为我正在忙真正伟大的事业。日日夜夜，我殚精竭虑地更深入思考着在过去两年我逐渐发现的东西。这些都代表了物理学的基础问题中前所未有的进步。

在我的个人经历中，因为这个理论以及与之相关的一切，我更加深刻地认识了人类的可怜。

现在，这个圆满的成就似乎是必然的，任何一个聪明的学生都可以不费力地理解它的意义。但是年复一年地在黑暗中焦虑地摸索，伴随着内心强烈的渴望、自信心不断受到打击、精疲力竭以及才看到曙光，只有切身经历过这些的人才会懂。

代替重力

广义相对论用一个全新的类比推翻了牛顿的重力概念。与物体之间的引力有所区别，重力是一种时空持续体中的扭力，它促使一个物体朝另一个物体移动。

我坐在伯恩专利局的办公室里，突然想到一个问题：如果一个人自由下落，他不会感受到他的重力。我惊呆了。这个简单的想法给我留下了深刻的印象。它促使我离重力理论更近了一步。

设想一个很重的人坐在蹦床上。蹦床四周都比这个人高，这便形成了一个坑。如果一个球被放在蹦床的边缘，它能滚进由这个人体重造成的坑里。一个星球会使空间变形，正如体重使蹦床变形的方式一样，但是这是在四维中—三维再加上时间的维度。这四个维度的构成便是时空，或者是构建了宇宙基本结构的时空连续体。小一点的物体使时空变形的程度变低，但仍然对时空有一定影响。

当一只黑色的甲壳虫在弯曲的树枝表面爬行时，它注意不到它爬过的路径是一条曲线。我很幸运能够发现甲壳虫没有发现的东西。

正是时空的变形控制着物体的行动，物体的存在定义了时空，因此，没有物质的话，时间和空间都不复存在。时空充满了各种物质，从巨大的星球到渺小的尘埃，它无处不被质量弄得弯曲。

这个理论美丽得无与伦比，但是只有一个同事能理解它。

空间的弯曲

为了证明时空的弯曲以及它如何能产生重力，爱因斯坦必须求助于他嘲弄和回避了多年的数学。

我对数学无比尊敬，过去因为我的无知忽略了它，现在我认为它最微妙的地方都是的奢侈。

新的理论需要掌握能应用于弯曲平面上的高斯几何［1827年由高斯(Gauss)和黎曼(Riemann)创立］，而不是用于平面、直线和点的欧几里得几何。

不要担心你在数学中遇到的困难，我可以向你保障，我遇到的困难要比你的大得多。

水星近日点的旋进早在1859年就让科学家困惑不已，因为它似乎驳斥了牛顿力学。问题就在于：水星运行轨道中离太阳最近的那个点，也就是近日点，一直都在变。它围绕着太阳移动。

当爱因斯坦算出水星轨道的扭曲并且得到了和测量结果一致的答案时，他终于找到了突破口。正是此时，爱因斯坦的空间弯曲理论被证明是正确的。

很多天来，我都情不自禁地兴奋。我较大胆的推测成为了现实。

光的偏移

根据爱因斯坦的广义相对论，光会被其周围例如星球那样的物体持续不断的力量压弯。1919年，在一次对日食的测量中，爱因斯坦的观点被证明是正确的。通过对比从地球各地收集的测量结果，科学家发现银河系的光的确被太阳的重量压弯。天文学家弗兰克 沃森 戴森(Frank Watson Dyson)宣布：

在对板块进行仔细地研究之后，我准备告诉大家，它验证了爱因斯坦的预言。我们得到了一个非常明确的答案—光的弯曲符合爱因斯坦的重力理论。

爱因斯坦他自己对此并不吃惊。当问起如果日食没有证明他是对的，他会怎么想时，他回答道：

我会为上帝感到抱歉，但是不管怎样，理论是正确的。