愛因斯坦一方面想否定萬有引力，一方面又不得不承認萬有引力的存在。為了解釋萬有引力，愛因斯坦提出了廣義相對論。他曾經一度試圖把萬有引力定律納入相對論的框架，幾經失敗後，他終於認識到，狹義相對論容納不了萬有引力定律。於是，他將狹義相對性原理推廣到廣義相對性，又利用在區域性慣性系中萬有引力與慣性力等效的原理，建立了用彎曲時空的黎曼幾何描述引力的廣義相對論。廣義相對論的定義：一個有質量的物體，會使它周圍的時空發生彎曲，在這個彎曲的時空裡，一切物體都將自然地沿著測地線（也叫做‘短程線’）運動，而表現為向一塊靠攏。

廣義相對論雖然得到了一些實驗的驗證，但是也有一些實驗結果是廣義相對論不能解釋也不能預測的。

阿萊效應（傅科擺的引力異常）：傅科擺實驗中，當日食發生時，太陽，月亮，傅科擺，地球，在一條直線上，按照萬有引力和廣義相對論，太陽被月亮擋住後，太陽和月亮的質量應當疊加起來對傅科擺施加作用力；然而實驗結果卻恰恰相反，結果顯示，太陽被擋住後，其對傅科擺的作用力消失了。這個異常證明，引力與質量沒有直接關係（至少在傅科擺這個實驗中），否則太陽不會因為被擋住就會失去對傅科擺的作用力。

很多中外學者都做過這個實驗，中科院物理所也做過2次這個實驗，得出的結論都相同。

如果傅科擺中的“引力”與宇宙萬物之間的“引力”沒有區別，那麼就說明傅科擺的引力異常結論應當是普適性的。也就是說：“引力”很可能與質量沒有直接關係，如果這個結論成立，那麼說明什麼呢。（萬有引力和廣義相對論都與質量有緊密的關係）

簡單明瞭的說:狹義就是，一滴水從天花板上滴下來的時間，a慣性體系的人實測到是兩秒鐘;而b慣性體系的人實測到是三秒鐘。人們問，為啥會這樣呢？愛因斯坦想了想，是啊怎麼使普通人能夠理解呢？於是廣義便被構想出來了:時空彎曲呀！時空彎曲了，時間被固化了，於是不同的時空角度測出來的時間就可以不同了。於是人們似乎"可以"理解了！然而"量子力學″出來了，量子的″絕對世界″似乎不能容忍″相對理論″的世界！怎麼辦呢？愛因斯坦想了想，好吧！我再儘量"統一″一下……然而很遺憾，他已老了，歲月不饒人呀，他的時空彎曲最多能夠使其變年輕兩三秒，再多就無能為力了！給我一棍子，另加一個支點……我還是先睡了！

愛因斯坦的廣義相對論研究的是物體相對周圍被加速的情況，尤其是那些在過去來看被認為是“引力”作用而引起的加速。 廣義相對論將引力解釋為時空的彎曲。物體在被其他物體的質量彎曲的空間中只是沿著“最容易的”路徑運動，按照這個理論， 行星圍繞恆星執行的軌道，彗星走過的雙曲線路徑，並不是因為引力的“作用”，而是恆星質量引起空間的扭曲使然。

愛因斯坦受到他後來稱之為 “我一生中最幸福的思考，如果一 個人自由下落，他將感知不到自己的質量”的啟發。其重要的思想就是關於空間和時間的一—在他的狹義相對論中，二者已經被關聯起來了，並非平直的，而是彎曲的， 被存在的物質所彎曲。愛因斯坦認識到這個曲率將導致一種被稱為引力的現象。牛頓認為引力是物體之間相互吸引的力，雖然他的方程很完美，但是他經常會小心翼翼地說，自己並不知道這作用於遙遠物體之間的奇怪的力到底是什麼。廣義相對論解決了這個問題。其實並沒有力，物體只是簡單地沿著時空中最短的路徑運動而已。

在平整的表面，最短的路徑是直線，也稱測地線。在地球這樣的球面上，測地線則是圓上的 一段圓弧。但在複雜的彎時空中，物體所遵循的測地線也許是橢圓或雙曲線，或是牛頓引力理 論所描述的任何路徑。其實根本沒有所謂的引力：就像美國物理學家約翰·惠勒總結的那樣，“空 間告訴物質如何運動，物質告訴空間如何彎曲”。

實際上，一旦愛因斯坦掌握 了描述他四維曲面的微妙的數學工具後，相對論就像17世紀的牛頓方程式一樣，使一切都變得清 楚了，除了一些極端的情況外。 這些情況包括質量極大的事 物，在那裡時空彎曲嚴重，牛頓 方程式不能成立。愛因斯坦意識到這種差異在水星軌道上就能觀測到。天文學家對那顆距離太陽很近的小小的行星進行了長期觀測，發現它的軌道一直在變化， 這種運動在經典的引力理論中無 法解釋。但是在相對論看來，這種由於在太陽附近而產生的額外的空間彎曲，正好將水星的軌道扭曲成目前的樣子。

幾年後，愛因斯坦將廣義相對論的場方程擴充套件應用到宇宙學中，令他沮喪的是，方程預言了一個動態的宇宙，宇宙必須是膨脹或收縮的，而不可能是科學界普遍認為的靜態的。於是愛因斯坦引入了一個他稱為“宇宙常數”的力， 來使他的方程能夠得到靜態宇宙的結果。“這是我一生中犯下的最大的錯誤”，他後來回憶道。 這之後不久，天文學家發現了宇宙確實在膨脹，相對論自始至終都是正確的。

廣義相對論是研究物質引力相互作用的理論，其最本核心的內容就是引力場方程：

別看這個引力場方程形式上十分簡單，但其卻是一個二階偏微分方程，表達的意思卻十分複雜，每一個字母都代表了極其複雜的含義。想要解這個方程，可謂難中之難。到目前為止，此方程的解也十分有限，其中一個解就是著名的史瓦西解，對應的就是大名鼎鼎的黑洞。

廣益相對論的思想就是認為引力只是時空的幾何彎曲的表象而已，引力並不像其它三種基本力一樣，它並不是力。這種描述可以說是顛覆性的，而時空彎曲更是徹底的和牛頓平坦時空不同，完全是人們之前想到沒想過的。廣義相對論在當時可謂驚世駭俗，好在隨著水星進動的測量，證明了相對論的預言之一：大質量天體會扭曲時空導致光線彎曲。而前幾年的引力波發現，更加肯定了廣義相對論的正確性。但其實，這些預言都已經包含在相對論引力場方程之中了。

要不怎麼說愛因斯坦偉大呢，一個人獨立建立起來了物理學兩大之柱之一的相對論，這基本上等同於神一樣的存在。

愛因斯坦一生成就非凡，二十世紀的兩大物理學支柱之一相對論完全是出自他一人之手，而另一大支柱量子力學愛因斯坦也是重要的領路人。有的人可能會說愛因斯坦不是強烈的反對量子力學嗎？其實並不是，愛因斯坦只是反對哥本哈根派對於量子力學的解釋。

廣義相對論是愛因斯坦在提出狹義相對論十年後才被提出，十年磨一劍，此劍可開天可闢地，廣義相對論的主要工具就是“場方程”，大多數的發展研究都是從解這個方程開始的。但這是一個非線性的偏微分方程，很難求解只能依靠電腦。黑洞和蟲洞都是場方程中的特解，只是前者已經被發現真實存在，而可實現穿越時空的蟲洞尚未被證實。廣義相對論的核心內容應該就是四個字“時空彎曲”。廣義相對論從本質上解釋了引力，認為引力並非真正的力而是由時空彎曲引起的外在表現。簡單的說：物質告訴時空如何彎曲，彎曲的時空告訴物質如何運動。

可以說廣義相對論主要是用來研究天體結構和演化以及宇宙的結構和演化，並且已經成為重要的理論基礎。他的廣義相對論場方程曾用來研究宇宙演化，發現了宇宙膨脹的事實，但是當時穩態宇宙觀是主流思想，愛因斯坦也並沒有突破這種觀點。在自己的方程中加入了宇宙常數，讓宇宙停止膨脹。直到1929年哈勃的發現，讓愛因斯坦意識到了自己的錯誤。宇宙的確是在膨脹。所以說廣義相對論就是研究宇宙、天體，研究時空彎曲的.

答：廣義相對論描述的是物質與空間、運動與時空之間的精妙聯絡，揭示了萬有引力的本質。

1905年，愛因斯坦提出狹義相對論，狹義相對論的時空觀已經顛覆了經典時空觀，但是狹義相對論有一個非常大的缺陷，就是隻能描述慣性系，無法描述非慣性系。

狹義相對論的主要工作完成後，愛因斯坦著手把相對論推廣到非慣性系，在愛因斯坦苦思之時，腦海裡閃過一個想法——電梯思想實驗。

這一想法在愛因斯坦大腦中閃過，但是愛因斯坦敏銳的洞察力從中看到廣義相對論，後來愛因斯坦把這個想法閃過時的愉快，稱作他一生中最快樂的時光。

愛因斯坦從電梯思想實驗中，悟出了廣義相對論的重要原理——等效原理，指重力場和適當的加速度場是等價的，也可以說“慣性質量等於引力質量”。

等效原理是廣義相對論的兩大基本原理之一，另外一個是廣義相對性原理；在1915年，愛因斯坦得到了廣義相對論場方程，這也是廣義相對論的核心方程：

該方程是物質對時空作用的數學描述，方程左邊是物質的分佈情況，方程右邊是時空的彎曲情況，也就說物質告訴時空如何彎曲，而彎曲的時空告訴物質如何運動，於是萬有引力在相對論中被幾何化，引力的本質就是時空彎曲。

其實愛因斯坦最初的引力場方程，還有一個宇宙學常數項，因為去掉宇宙學常數項的方程，描述的宇宙是不穩定的，愛因斯坦為了消除這種不穩定加入了宇宙學常數項。

但後來天文學家發現宇宙處於膨脹過程中，宇宙本身不是靜態的，所以愛因斯坦又把宇宙學常數項去掉了，並稱引入宇宙學常數項是他一生中犯下最大的錯誤。

如果愛因斯坦從一開始就不加入宇宙學常數項，或許他還能預言出宇宙處於膨脹當中，這絕對是一項偉大的理論預言，可惜愛因斯坦在這失誤了。

事情的發展總是出人意料，當代天文學為了解釋宇宙膨脹的原因，引入“暗能量”的概念，有科學家指出，暗能量或許就是愛因斯坦當初提出的宇宙學常數項導致，所以宇宙學常數項貌似有復活的跡象。

我們都知道愛因斯坦的相對論以及一眾物理學家創立的量子力學是現在人們認知宏觀宇宙、微觀世界的工具，是物理學中的兩座雄偉的大廈，目前人們在做的工作就是讓這座大廈儘可能的堅固美觀一些。

1905年，這一年是愛因斯坦的奇蹟年，在這一年中愛因斯坦發表了光量子假說，解決了光電效應的問題，後來也因此獲得了諾貝爾獎，提出了狹義相對論，糾正了之前延續一百多年牛頓時代的觀點，廢除了絕對時空，建立了不同於牛頓時空觀的新的平直時空理論。

但狹義之所以狹義是因為只適用於慣性參考系，在慣性參考系的定義上，科學家又遇到了難題，怎麼去定義慣性參考系呢？

我們知道，一個物體不受外力保持靜止或勻速直線運動狀態不變的參考系是慣性參考系，又遇到難題了，怎麼去定義不受外力呢？即一個物體保持靜止或勻速直線運動狀態不變時，這個物體不受外力，這就陷入到了邏輯的死迴圈之中。

愛因斯坦比較果斷，直接將慣性系從狹義相對論中踢走，基於等效原理，建立了適用於任何參考系的廣義相對論，將引力納入進來，廣義相對論認為引力並不是牛頓力學上解釋的吸引力，引力不是力，引力只是物質彎曲時空產生的幾何效應而已。

由愛因斯坦的廣義相對論，人們直接推匯出了大量的物質聚集於一個點上那就是黑洞，同時廣義相對論還預言了引力透鏡、光譜線的引力紅移、引力波等，也已相繼被科學觀測所證實。

愛因斯坦直到現在依然是對的。

廣義相對論中最重要的原理就是等效原理，直接關係到了將狹義相對論推廣到所有參考系中，等效原理即：慣性質量等於引力質量（本來是呈正比的，但後來加了一個係數，就直接可以等於了）。

什麼是慣性質量？我們在平地上推動一輛空車與一輛載貨車，我們施加一樣的力，顯然空車獲得的加速度比載貨車大，這就表明物體獲得加速度的大小不僅與施加的力有關還與其某種特性有關，這個特性就是慣性質量，載貨車獲得的加速度小，這是因為載貨車的慣性質量大，施加同樣的力不容易改變它原有的狀態。空車獲得的加速度大，這是因為它的慣性質量小，因此施加同樣的力很容易就改變了空車的運動狀態，這是慣性質量。

而引力質量是，我們平時用天平稱得的質量就是引力質量，比如我們手中拿著一個鐵球，考慮到他們兩者之間的作用力時，考慮的是引力質量。

這樣，愛因斯坦進行了深入的思考，花了將近10年的時間，把相對論擴充套件到了具有加速度的非慣性系。

愛因斯坦首先做了一些考慮，當人乘坐電梯是，如果電梯鋼索斷裂，電梯自由下降，那麼裡面的人處於失重狀態，那麼慣性力就抵消了重力。愛因斯坦把慣性質量和引力質量做了等效，把加速度和引力場等同起來，這就是等效原理。愛因斯坦還認為：物理學的定律，對於任何運動的參考系都成立，這就是廣義相對性原理。

廣義相對論涉及到引力問題，將空間-時間和引力聯絡起來。在1915年，愛因斯坦建立了協變的引力場方程。首先，解決了物理上的基本概念問題，那就是引力的本質就是時空彎曲，有引力場的空間-時間是彎曲的，催生了蟲洞這些概念。同時在數學上，愛因斯坦利用黎曼幾何解決了數學表述，當然公式神馬的，反正我們都看不懂，就在本問答裡忽略了。

多年以來，愛因斯坦的廣義相對論已經被大量實驗證實，例如愛因斯坦根據廣義相對論所做的一些預言都被驗證了，例如：光在引力場中的紅移，光線在經過引力場的偏折，水星軌道近日點的進動，還有最近大熱的引力波，愛因斯坦早就理論預言，物質加速運動時有引力波的出現，而2018年LIGO團隊探測到兩個黑洞合併產生的引力波，補齊了愛因斯坦預言的最後一塊拼圖。

愛因斯坦是現代物理學的奠基人，一己之力提出相對論，還是量子論三巨頭之一。他改變了人類的時空觀念，開闢了人類研究宇宙的新方向。

簡單來說，愛因斯坦在一百多年前創立的廣義相對論是一種引力理論，描述宇宙中天體的引力作用。關於引力理論，我們最早接觸到的是牛頓在17世紀提出的萬有引力定律。那麼，愛因斯坦的引力理論與牛頓的有什麼區別呢？

在牛頓看來，宇宙中任何有質量的物體之間都會存在引力作用。大到天體，小到細菌，引力作用始終存在。無論距離多遠，都會存在引力，並且這種作用是瞬間產生的超距作用。根據萬有引力定律，物體之間的引力正比於物體質量之積，反比於物體之間的距離。牛頓的萬有引力定律非常成功，它解釋了為什麼蘋果會落地，為什麼地球會繞著太陽旋轉，甚至還能預言此前尚未發現的海王星的存在。

但到了19世紀，天文學家發現萬有引力定律存在缺陷。行星在繞著太陽運動過程中，每一圈的近日點其實都是不一樣的，這種現象被稱為近日點進動。越靠近太陽的行星，近日點進動值越大，水星近日點具有最大的進動值。

天文學家透過觀測發現，水星近日點進動的觀測值與透過萬有引力定律計算出來的結果存在一些差異，觀測值與理論值每個世紀相差43秒，這遠大於觀測誤差，所以必然是理論出了問題。

直到20世紀初，愛因斯坦提出了廣義相對論，水星近日點進動問題才得到完美的解釋。根據廣義相對論，空間不像牛頓所描述的那樣是絕對平直的，而是會在質量和能量的作用下發生彎曲。在彎曲的空間中，天體與光都會沿著測地線運動，由此表現出引力效應。

根據廣義相對論，太陽彎曲了周圍空間，如果有光從太陽表面上方穿過，其偏轉角度約為1.75角秒，這是透過牛頓引力理論計算出結果的兩倍。不久後，愛丁頓藉助日全食的時機，測量了背景恆星發出的光從太陽附近經過時所偏轉的角度，結果與愛因斯坦的預言相符合，這進一步證實了廣義相對論。

此後，廣義相對論的幾大預言——引力紅移、引力時間膨脹效應、引力波，都被逐一證實，這奠定了廣義相對論在現代物理學中的重要地位。迄今為止，廣義相對論是描述宇宙引力現象最為成功的理論，萬有引力定律只是廣義相對論在弱引力場中的一種近似理論。

提起愛因斯坦人們首先會想到他的相對論，而相對論又分為狹義和廣義，前者沒有將引力考慮在內，後者則革新了人類對引力的認知

狹義相對論的重點是基於光速不變帶來的一系列新變化，從原子彈到祖父悖論都和狹義相對論有關，同時也直截了當的表示任何有質量的物體都不能加速到光速。但狹義相對論並沒有將引力考慮在內，因此愛因斯坦開始著手準備廣義相對論

長期以來牛頓的萬有引力一直被認為認為是正確的，而事實上牛頓的萬有引力只在低速宏觀狀態下有效，也正因為如此我們現實生活中仍然大規模應用牛頓的萬有引力，畢竟我們現實足夠低速也足夠宏觀。

愛因斯坦的廣義相對論創造性的把物質和空間聯絡到一起，所謂的引力不過是大質量物體對空間造成的扭曲，而小質量物體繞著大質量物體旋轉的背後就是空間的幾何跌落，宇宙空間本身就是一張大膜，天體不過是質量不同的小鋼珠，一句話概括就是“物質決定時空如何彎曲，時空決定物質如何運動”

廣義相對論可以看作是牛頓萬有引力的升級版，儘管這個升級版還沒像牛頓萬有引力一樣廣泛應用在生活中，但天文觀測已經確定廣義相對論的正確性了，黑洞和引力透鏡以及前些年發現的引力波都是證據。

狹義相對論中說明了速度越快時間越慢，事實上廣義相對論表明在強引力場下時間的流逝速度也會變慢，通俗的所就是黑洞周圍的時間要比地球上過的慢，這也是電影《星際穿越》中主角“1小時7年”的由來。

《宇宙物理體系》28個短影片目錄:

1《宇宙物理體系》

2物質和能量

3質量重量

4磁和電

5時空

6光

7浮力

8飽和原理

9資訊傳播

10火箭發射

11蘋果下落

12磁鐵相吸

13地球繞太陽轉

14飛機上升

15太陽能量方式

16月球重力

17力分析

18力傳播

19力與速度

20傳播力

21受力分析

22宇宙機理

23望遠鏡

24物理用詞

25性質和量

26生命

27力分析舉例

28摩擦力