19世纪的最后一天，欧洲著名的科学家欢聚一堂。会上英国著名物理学家威廉.汤姆生（即开尔文男爵）发表了新年祝词。他在回顾物理学所取得的伟大成就时说，物理大厦已经落成，以后的研究只是一些修饰工作。然而他在展望20世纪物理学前景时说：“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式，现在，它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了，第一朵乌云出现在光的波动理论上，第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上”。

而爱因斯坦提出狭义相对论就是为了消灭物理大厦的第一朵乌云。19 世纪流行着一种“以太”学说，当时认为光的传播介质是“以太”。由此产生了一个新的问题：地球以每秒30公里的速度绕太阳运动，就必须会遇到每秒30公里的“以太风”迎面吹来，同时，它也必须对光的传播产生影响。的产生，引起人们去探讨“以太风”存在与否。1887年，迈克耳逊（1852－1931）与美国化学家、物理学家莫雷（1838－1923）合作，在克利夫兰进行了一个著名的实验：“迈克耳逊－莫雷实验”，即“以太漂移”实验。然而实验结果证明，不论地球运动的方向同光的射向一致或相反，测出的光速都相同，在地球同设想的“以太”之间没有相对运动。

因为迈克耳逊－莫雷实验结果彻底否定了“以太”存在，从而导致建立在绝对时空观的基础上牛顿经典力学和经典运动学受到了冲击，就在物理学大厦倾倒之际，一个伟大的科学家阿尔伯特·爱因斯坦闪亮登场，挽狂澜于既倒，扶大厦之将倾！

阿尔伯特·爱因斯坦于1905年的论文《论动体的电动力学》中提出两个基本公设上：

1、光速不变原理：真空中的光速在任何参考系下是恒定不变的。

2、狭义协变性原理：一切的惯性参考系都是平权的，即物理规律的形式在任何的惯性参考系中是相同的。

爱因斯坦不仅以此两个公设消灭物理大厦的第一朵乌云，，并以这两个公设完美的介绍了“水星进动”的现象，从此爱因斯坦一发不可收拾，在此公设基础之上推出了：时间会膨胀、空间会收缩、质量与能量可以互相转化等一系列匪夷所思的结论，最可怕的实验证明爱因斯坦是对的！

洛伦兹是坚决反对爱因斯坦的时空观，他常参加一些反对爱因斯坦理论的辩论，在辩论中为了称呼方便，他把爱因斯坦的理论，称为相对论。爱因斯坦起初也是非常反感把他的理论称之为“相对论”，但爱因斯坦的理论主题思想是相对的、其主要论述以及主要推论都是相对的，所以称之为相对论是十分确切的，最终大家都接受了“相对论”这个名称。

你认为爱因斯坦就此罢休了，没有！开挂的人生才刚刚开始，爱因斯坦根本没有满足他的理论只在惯性系中成立，所以在爱因斯坦坚持不懈的努力，终于发现了等效性原理：重力场与以适当加速度运动的参考系是等价的。

爱因斯坦在等效性原理的基础上提出了广义相对论，并给出了爱因斯坦引力方程：

并为区分原来的理论，把以前的理论命名为狭义相对论，把此理论命名为广义相对论，至此爱因斯坦的相对论正式确立。

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相对论是20世纪物理学革命最伟大成就之一。狭义相对论的核心观点是时间与空间结合为时空。狭义相对论有两个基本假设：光速不变原理和相对性原理。而广义相对论的核心观点是引力的实质是时空弯曲。广义相对论一个突出的、极其富有启发性的观点是：所谓引力，并不是像电磁力那样、由异种电荷吸引而产生的力，而是四维时空弯曲的结果。物体总是选择“最短路径”运动，即物体在四维时空中沿测地线运行，在三维空间中看来，就好像受到某种“吸引力”一样。而时空之所以会弯曲，是因为巨大质量的物体（如恒星、行星等）“压”在四维时空中，就像三维空间一个铁球压在一块平整的海绵上，把海绵压得弯曲了。广义相对论观点不需要假设一种额外的、叫做“引力”的东西，引力是时空结构自然而然的表现，因而更简洁。广义相对论认为，时间和空间不仅会因大质量物体的存在而弯曲，大质量物体的旋转还会拖动周围时空结构发生扭曲。在爱因斯坦的相对论宇宙学模型里面，大质量天体能扭曲空间，使周围的物体都沿着这个被弯曲的空间运动，包括光在内。

广义相对论的引力场方程是引力势的高度非线性方程；在没有外力（引力除外）的情况下物体在引力场中沿测地线运动（也就是满足弱等效原理的自由落体运动）；在弱场和低速近似下广义相对论近似为牛顿引力和牛顿力学第二定律。广义相对论已经成为有用的科学理论，影响了人们的世界观。而GPS时间的校正就是相对论的一个应用。

广义相对论有着各种预言及其实验检验，例如：广义协变原理、等效原理、磁型引力（或说引力磁场）效应、时钟变慢与引力红移、引力波、光线偏折（引力透镜）、行星近日点进动、雷达回波的时间延迟、中子星、引力塌缩与黑洞、黑洞热力学与霍金辐射、大爆炸宇宙模型、计算（数值）广义相对论、量子引力，等等。

遥想当年，物理学博士阿尔伯特·爱因斯坦向普鲁士科学院递交了《广义相对论》。在此之前，科学家们从未见过对现实基础如此颠覆性的重构。长久以来，在物理学家们的认知中，光都是沿直线传播的，爱因斯坦的理论完全超出了他们的理解范畴。然而，在1919年的一次日食观测证明，在宇宙范围内，光确实会弯曲。一夜之间，爱因斯坦成了家喻户晓的名字。实质上，广义相对论提出了一种对引力的全新理解，一种颠覆常理的解释。根据广义相对论，时空被描绘成类似蹦床的样子。相对论认为，行星或恒星会对时空的蹦床之网施加作用。

将时空的概念拓展至整个宇宙，考虑到所有恒星及星系的引力作用，物理学家们就可以利用爱因斯坦的方程式这种有效的工具来确定宇宙本身的结构。