62.愛因斯坦
那個介紹員說了聲：「我去看看資料再給你們詳細介紹介紹啊，現在那邊坐坐吧。」
張藝涵三人走向了介紹員所指的地方，原來是一排沙發。
沙發後面有這一排書架，書架上各種各樣的書都有，張藝涵選了一本《愛因斯坦傳》，準備細讀。
阿爾伯特·愛因斯坦(德語/英語:Albe
tEi
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;1879年3月14日-1955年4月18日)，出生於德國巴登-符騰堡州烏爾姆市，現代物理學家。
愛因斯坦出生於德國烏爾姆市的一個猶太人家庭(父母均為猶太人)。1900年畢業於瑞士蘇黎世聯邦理工學院，入瑞士國籍。1905年，愛因斯坦獲蘇黎世大學物理學博士學位，並提出光子假設、成功解釋了光電效應(因此獲得1921年諾貝爾物理學獎);同年創立狹義相對論，1915年創立廣義相對論，1933年移居美國、在普林斯頓高等研究院任職，1940年加入美國國籍同時保留瑞士國籍。1955年4月18日，愛因斯坦於美國新澤西州普林斯頓逝世，享年76歲。
1999年12月，愛因斯坦被美國《時代周刊》評選為20世紀的"世紀偉人(Pe
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愛因斯坦的理論為核能的開發奠定了理論基礎，為幫助對抗納粹，他曾在利奧·西拉德等人的協助下曾致信美國總統富蘭克林·羅斯福、直接促成了曼哈頓計劃的啟動，而二戰後他積極倡導和平、反對使用核武器，並簽署了《羅素-愛因斯坦宣言》。愛因斯坦開創了現代科學技術新紀元，被公認為是繼伽利略、牛頓之後最偉大的物理學家，也是批判學派科學哲學思想之集大成者和發揚光大者。
1888年（9歲），愛因斯坦入路易波爾德高級中學學習。在學校受宗教教育，接受受戒儀式，弗里德曼是指導老師。
1889年（10歲），在醫科大學生塔爾梅引導下，讀通俗科學讀物和哲學著作。
1891年（12歲），自學歐幾里德幾何，同時開始自學。愛因斯坦開始懷疑歐幾里德的假定。
1892年（13歲），開始讀康德的著作。
1894年（15歲），愛因斯坦一家人移居義大利。
1895年（16歲），自學完微積分。同年，愛因斯坦在瑞士理工學院的入學考試失敗。愛因斯坦開始思考當一個人以光速運動時會看到什麼現象。對經典理論的內在矛盾產生困惑。
1896年（17歲），獲阿勞中學畢業證書。10月29日，愛因斯坦遷居蘇黎世並在瑞士理工學院就讀。
1899年10月19日（20歲），愛因斯坦正式申請瑞士公民權。
1900年8月（21歲），愛因斯坦畢業於蘇黎世聯邦工業大學；12月完成論文《由毛細管現象得到的推論》，次年發表在萊比錫《物理學雜誌》上併入瑞士籍。
1901年3月21日（22歲），取得瑞士國籍。在這一年5－7月完成電勢差的熱力學理論的論文。
1902年6月16日（23歲），被瑞士伯爾尼專利局雇傭。
1903年（24歲），他與大學同學米列娃·瑪麗克結婚。他們結婚前就已經有了第一個孩子。
1904年（25歲）9月，由專利局的試用人員轉為正式三級技術員。
1905年（26歲）3月，發表量子論，提出光量子假說，解決了光電效應問題。4月向蘇黎世大學提出論文《分子大小的新測定法》，取得博士學位。5月完成論文《論動體的電動力學》，獨立而完整地提出狹義相對性原理，開創物理學的新紀元。這一年因此被稱為「愛因斯坦奇迹年」。
1906年（27歲）4月，晉陞為專利局二級技術員。11月完成固體比熱的論文，這是關於固體的量子論的第一篇論文。
1907年（28歲）升職為專利局一級技術員。
1908年（29歲）10月，兼任伯爾尼大學特級講師。
1909年（30歲）10月，離開伯爾尼專利局，任理論物理學副教授。
1910年（31歲）10月，完成關於臨界乳光的論文。
1911年（32歲），從瑞士遷居到布拉格。
1912年（33歲），提出「光化當量」定律。
1913年（34歲），重返德國，任柏林威廉皇帝物理研究所長和柏林洪堡大學教授，併當選為普魯士科學院院士。
摺疊震驚世界
1914年（35歲）4月，愛因斯坦接受德國科學界的邀請。遷居到柏林。8月，即爆發了第一次世界大戰。他雖身居戰爭的發源地。生活在戰爭鼓吹者的包圍之中，卻堅決地表明了自己的反戰態度。9月，愛因斯坦參與發起反戰團體「新祖國同盟」，在這個組織被宣布為非法、成員大批遭受逮捕和迫害而轉入地下的情況下，愛因斯坦仍堅決參加這個組織的秘密活動。10月，德國的科學界和文化界在軍國主義分子的操縱和煽動下，發表了「文明世界的宣言」，為德國發動的侵略戰爭辯護，鼓吹德國高於一切，全世界都應該接受「真正德國精神」。在「宣言」上簽名的有九十三人，都是當時德國有聲望的科學家、藝術家和牧師等。就連能斯脫、倫琴、奧斯特瓦爾德、普朗克等都在上面簽了字。當徵求愛因斯坦簽名時，他斷然拒絕了，而同時他卻毅然在反戰的《告歐洲人書》上籤上自己的名字。
1915年（36歲）11月，提出《廣義相對論》引力方程的完整形式，並且成功地解釋了水星近日點運動。
1916年（37歲）3月，完成總結性論文《廣義相對論的基礎》。5月，提出宇宙空間有限無界的假說。8月，完成《關於輻射的量子理論》，總結量子論的發展，提出受激輻射理論。
1917年（38歲），列寧領導的蘇聯社會主義革命勝利后，愛因斯坦非常支持這個偉大的革命，讚揚這是一次對全世界將有決定性意義的、偉大的社會實踐，並表示：「我尊敬列寧，因為他是一位有完全自我犧牲精神，全心全意為實現社會正義而獻身的人。我並不認為他的方法是切合實際的，但有一點可以肯定：像他這種類型的人，是人類良心的維護者和再造者。」
愛因斯坦和他的妻子和兒子
愛因斯坦和他的妻子和兒子
1919年（40歲），愛因斯坦與米列娃離婚，同年，與表姐艾爾莎結婚。
1921年（42歲），愛因斯坦因光電效應研究而獲得諾貝爾物理學獎，他的研究推動了量子力學的發展。1月，訪問布拉格和維也納。同年1月27日在普魯士科學院作《幾何學和經驗》的報告。2月，去阿姆斯特丹參加國際工聯會議。4月5日至5月30日，為了給耶路撒冷的希伯萊大學的創建籌集資金，同魏茨曼一起首次訪問美國。在哥倫比亞大學獲巴納德勳章。在白宮受哈丁總統接見。在訪問芝加哥、波士頓和普林斯頓期間，就相對論進行了4次講學。6月，訪問英國，拜謁了牛頓墓地。
1922年（43歲）1月，完成關於統一場論的第一篇論文。3—4月訪問法國，努力促使法德關係正常化。發表批判馬赫哲學的談話。4月，參加國際聯盟知識界合作委員會。7月，受到被謀殺的威脅，暫離柏林。沿途訪問科倫坡、新加坡、香港和上海。
1922年11月9日，在去日本—上海的途中，愛因斯坦通過電報知道被授予1921年諾貝爾物理學獎。
1923年（44歲）2月2日，從日本返回途中，到巴勒斯坦訪問，逗留12天。
1923年2月8日，成為特拉維夫市的第一個名譽公民。
愛因斯坦和他的第一任妻子米列娃
愛因斯坦和他的第一任妻子米列娃
從巴勒斯坦返回德國途中，訪問了西班牙。3月，愛因斯坦對國聯的能力大失所望，向國聯提出辭職。6—7月，幫助創建「新俄朋友協會」，並成為其執行委員會委員。7月，到哥德堡接受1921年度諾貝爾獎金。並講演相對論，作為對得到諾貝爾獎金的感謝。發現了康普頓效應，解決了光子概念中長期存在的矛盾。12月，第一次推測量子效應可能來自過度約束的廣義相對論場方程。
1924年（45歲）加入柏林的猶太組織，並成為繳納會費的會員。6月，重新考慮加入國聯。12月，取得最後一個重大發現，從統計漲落的分析中得出一個波和物質締合的獨立的論證。此時，還發現了玻色—愛因斯坦凝聚態。
1925年（46歲）受聘為德蘇合作團體「東方文化技術協會」理事。5月—6月，去南美洲訪問。與甘地和其他人一道，在拒絕服兵役的聲明上簽字。接受科普列獎章。為希伯萊大學的董事會工作。發表《非歐幾里德幾何和物理學》。
1926年（47歲）同海森堡討論關於量子力學的哲學問題。接受「皇家天文學家」的金質獎章。接受為蘇聯科學院院士。
愛因斯坦和他第二任妻子艾爾莎
愛因斯坦和他第二任妻子艾爾莎
1927年（48歲）2月，在巴比塞起草的反法西斯宣言上簽名。參加國際反帝大同盟，被選為名譽大使。10月參加第五屆布魯塞爾索爾維物理討論會，開始同哥本哈根學派就量子力學的解釋問題進行激烈論戰。發表《牛頓力學及其對理論物理學發展的影響》。
1928年（49歲）1月，被選為「德國人權同盟」（前身為德國「新祖國同盟」）理事。春，由於身體過度勞累，健康欠佳，到瑞士達伏斯療養，並為療養青年講學。發表《物理學的基本概念至其最近的變化》。4月，海倫·杜卡斯開始到愛因斯坦家擔任終生的私人秘書。
1929年（50歲）2月，發表《統一場論》。3月，50歲生日，躲到郊外以避免生日慶祝會。第一次訪問比利時皇室，與伊麗莎白女皇結下友誼，直到去世之前一直與比利時女皇通信。普朗克獎章。9月，同法國數學家阿達馬進行關於戰爭與和平問題的爭論，堅持無條件地反對一切戰爭。
1930年（51歲）不滿國際聯盟在改善國際關係上的無所作為，提出辭職。5月，在「國際婦女和平與自由同盟」的世界裁軍聲明上簽字。7月，同泰戈爾爭論真理的客觀性問題。12月11日—1931年3月4日，愛因斯坦再次到美國訪問，主要在加州理工學院。
愛因斯坦
愛因斯坦
1930年12月13日，沃克市長向愛因斯坦贈送紐約市的金鑰匙。
1930年12月19日—20日，訪問古巴。發表《我的世界觀》、《宗教和科學》等文章。
1931年（52歲）3月，從美國回柏林。5月，訪問英國，在牛津講學。11月，號召各國對日本經濟封鎖，以制止其對中國的軍事侵略。12月，再度去加利福尼亞講學。為參加1932年國際裁軍會議，特地發表了一系列文章和演講。發表《麥克斯韋對物理實在觀念發展的影響》。
1932年（53歲）2月，對於德國和平主義者奧西茨基被定為叛國罪，在帕莎第納提出抗議。3月，從美國回柏林。5月，去劍橋和牛津講學，后趕到日內瓦列席裁軍會議，感到極端失望。6月，同墨菲作關於因果性問題的談話。7月，同弗洛伊德通信，討論戰爭的心理問題。號召德國人民起來保衛魏瑪共和國，全力反對法西斯。12月10日，和妻子離開德國去美國。原來打算訪問美國，然而，他們從此再也沒有踏上德國的領土。
1933年（54歲）德國納粹政府查抄他在柏林的寓所，焚毀其書籍，沒收其財產，並懸賞十萬馬克索取他的人頭。愛因斯坦當時在普林斯頓大學任客座教授，得知消息后便加入美國國籍。
愛因斯坦
愛因斯坦
1934年（55歲）文集《我的世界觀》由其繼女婿魯道夫·凱澤爾編輯出版。1935年5月到百慕大作短期旅行。在百慕大正式申請永遠在美國居住。這也是他最後一次離開美國。獲富蘭克林獎章。同波多耳斯基和羅森合作，發表向哥本哈根學派挑戰的論文，宣稱量子力學對實在的描述是不完備的。為使諾貝爾和平獎贈予關在納粹集中營中的奧西茨基而奔走。
1936年（57歲）開始同英費爾德和霍夫曼合作研究廣義相對論的運動問題。12月20日，妻艾爾莎病故。發表《物理學和實在》、《論教育》。
1937年（58歲）3月—9月，參加由英費爾德執筆的通俗冊子《物理學的進化》的編寫工作。3月，聲援中國「七君子」。6月，同英費爾德和霍夫曼合作完成論文《引力方程和運動問題》，從廣義相對論的場方程推導出運動方程。
1938年（59歲）同柏格曼合寫論文《卡魯查電學理論的推廣》。
1939年（60歲）8月2日，在西拉德推動下，上書羅斯福總統，建議美國抓緊原子能研究，防止德國搶先掌握元子彈。妹妹瑪雅從歐洲來美，在愛因斯坦家長期住下來。
1940年（61歲）5月15日，發表《關於理論物理學基礎的考查》。5月22日，致電羅斯福，反對美國的中立政策。10月1日，取得美國國籍。同年愛因斯坦寫了一篇著名論文，為他的這一命題進行辯護，即「我不信仰一個人格化的神」
1941年（62歲）發表《科學和宗教》等文章。
1942年（63歲）10月，在猶太人援蘇集會上熱烈讚揚蘇聯各方面的成就。
1943年（64歲）5月，作為科學顧問參與美國海軍部工作。
1944年（65歲）為支持反法西斯戰爭，以600萬美元拍賣1905年狹義相對論論文手稿。發表對羅素的認識論的評論。12月，同斯特恩、玻爾討論原子武器和戰後和平問題，聽從玻爾勸告，暫時保持沉默。
1945年（66歲）3月，同利奧·西拉德討論原子軍備的危險性，寫信介紹西拉德去見羅斯福，未果。4月，從高等學術研究院退休（事實上依然繼續照常工作）。9月，連續發表一系列關於原子戰爭和世界政府的言論。
1946年（67歲）5月，發起組織「原子科學家非常委員會」，擔任大使。5月，接受黑人林肯大學名譽博士學位。寫長篇《自述》，回顧一生在科學上探索的道路。5月，妹妹瑪雅因中風而癱瘓，以後每夜念書給她聽。10月，給聯合國大會寫公開信，敦促建立世界政府。
1947年（68歲），繼續發表大量關於世界政府的言論。9月，發表公開信，建議把聯合國改組為世界政府。
1948年（69歲）4月，同天文學家夏普林利合作，全力反對美國準備對蘇聯進行「預防性戰爭」。抗議美國進行普遍軍事訓練。發表《量子力學和實在》。前妻米列娃在蘇黎世病故。12月，作剖腹手術，在腹部主動脈里發現一個大動脈瘤。
1949年（70歲）1月13日，愛因斯坦出院。1月，寫《對批評的回答》，對哥本哈根學派在文集《阿爾伯特·愛因斯坦：哲學家—科學家》中的批判進行反批判。11月，「原子科學家非常委員會」停止活動。
1950年（71歲）2月13日，發表電視演講，反對美國製造氫彈。4月，發表《關於廣義引力論》。《晚年集》出版。3月18日，在遺囑上簽字蓋章。內森博士被指名為唯一的遺囑執行人。遺產由內森博士和杜卡斯共同託管。信件和手稿的最終貯藏所是希伯萊大學。其他條款當中還有：小提琴贈給孫子伯恩哈德·凱撒。
愛因斯坦這封信寫於1954年1月3日
1951年（72歲），連續發表文章和信件，指出美國的擴軍備戰政策是世界和平的嚴重障礙。6月，妹妹瑪婭在長期癱瘓後去世。9月，「原子能科學家非常委員會」解散。
1952年（73歲）發表《相對論和空間問題》、《關於一些基本概論的緒論》。11月，以色列第1任總統哈伊姆·魏茨曼死後，以色列政府請他擔任第2任總統，被拒絕。
1953年（74歲）4月3日，給伯爾尼時代的舊友寫《奧林匹亞科學院頌詞》，緬懷青年時代的生活。5月16日，給受迫害的教師弗勞恩格拉斯寫回信，號召美國知識分子起來堅決抵抗法西斯迫害，引起巨大反響。為紀念玻恩退休，發表關於量子力學解釋的論文，由此引起兩人之間的激烈爭論。發表《〈空間概念〉序》。
1954年（75歲）3月，75歲生日，通過「爭取公民自由非常委員會」，號召美國人民起來同法西斯勢力作鬥爭。3月，被美國參議員麥卡錫公開斥責為「美國的敵人」。5月，發表聲明，抗議對奧本海默的政治迫害。秋因患溶血性貧血症卧床數日。11月18日，在《記者》雜誌上發表聲明，不願在美國做科學家，而寧願做一個工匠或小販並完成了《非對稱的相對論性理論》。
1955年（76歲）2月，同羅素通信討論和平宣言問題。3月，寫《自述片斷》，回憶青年時代的學習和科學探索的道路。4月3日，同科恩談論關於科學史等問題。4月5日，駁斥美國法西斯分子給他扣上「顛覆分子」帽子。4月11日，在宣言上簽名。4月13日，在草擬一篇電視講話稿時發生嚴重腹痛，后診斷為動脈出血。4月15日進普林斯頓醫院。4月18日，愛因斯坦被診斷出患有主動脈瘤，18日午夜在睡夢中感到呼吸困難，主動脈瘤破裂導致大腦溢血破裂，而逝世於普林斯頓。一位名叫托馬斯·哈維的醫生在驗屍過程中，在經愛因斯坦的長子漢斯允許下，取下愛因斯坦的大腦保存，這位病理醫生希望未來神經科學界能夠研究愛因斯坦的大腦，以發現愛因斯坦那麼聰明的原因。為遵照愛因斯坦的遺囑，他死後並沒有舉行任何喪禮，也不築墳墓，不立紀念碑，骨灰撒在永遠保密的地方，目的是不會令埋葬他的地方成為聖地。
早在
16歲時，愛因斯坦就從書本上了解到光是以很快速度前進的電磁波，他產生了一個想法，如果一個人以光的速度運動，他將看到一幅什麼樣的世界景象呢？他將看不到前進的光，只能看到在空間里振蕩著卻停滯不前的電磁場。這種事可能發生嗎？
與此相聯繫，他非常想探討與光波有關的所謂以太的問題。以太這個名詞源於希臘，用以代表組成天上物體的基本元素。17世紀的笛卡爾和其後的惠更斯首創並發展了以太學說，認為以太就是光波傳播的媒介，它充滿了包括真空在內的全部空間，並能滲透到物質中。與以太說不同，牛頓提出了光的微粒說。牛頓認為，發光體發射出的是以直線運動的微粒粒子流，粒子流衝擊視網膜就引起視覺。18世紀牛頓的微粒說佔了上風，19世紀，卻是波動說佔了絕對優勢。以太的學說也大大發展：波的傳播需要媒質，光在真空中傳播的媒質就是以太，也叫光以太。與此同時，電磁學得到了蓬勃發展，經過麥克斯韋、赫茲等人的努力，形成了成熟的電磁現象的動力學理論——電動力學，並從理論與實踐上證明光就是一定頻率範圍內的電磁波，從而統一了光的波動理論與電磁理論。以太不僅是光波的載體，也成了電磁場的載體。直到19世紀末，人們企圖尋找以太，然而從未在實驗中發現以太，相反，邁克耳遜莫雷實驗卻發現以太不太可能存在。
電磁學的發展最初也是納入牛頓力學的框架，但在解釋運動物體的電磁過程時卻發現，與牛頓力學所遵從的相對性原理不一致。按照麥克斯韋理論，真空中電磁波的速度，也就是光的速度是一個恆量；然而按照牛頓力學的速度加法原理，不同慣性系的光速不同。例如，兩輛汽車，一輛向你駛近，一輛駛離。你看到前一輛車的燈光向你靠近，后一輛車的燈光遠離。根據伽利略理論，向你駛來的車將發出速度大於C（真空光速3x10^8m/s=3×10∧5km/s）的光，即前車的光的速度=光速+車速；而駛離車的光速小於C，即後車光的速度=光速-車速。但按照，這兩種光的速度相同，因為在麥克斯韋的理論中，車的速度有無並不影響光的傳播，說白了不管車子怎樣，光速等於C。麥克斯韋與伽利略關於速度的說法明顯相悖。我們如何解決這一分歧呢？
愛因斯坦似乎就是那個將構建嶄新的物理學大廈的人。愛因斯坦認真研究了麥克斯韋電磁理論，特別是經過赫茲和洛倫茲發展和闡述的電動力學。愛因斯坦堅信電磁理論是完全正確的，但是有一個問題使他不安，這就是絕對參照系以太的存在。他閱讀了許多著作發現，所有人試圖證明以太存在的試驗都是失敗的。經過研究愛因斯坦發現，除了作為絕對參照系和電磁場的荷載物外，以太在洛倫茲理論中已經沒有實際意義。於是他想到：以太絕對參照系是必要的嗎？電磁場一定要有荷載物嗎？這時他一開始懷疑以太存在的必要。
愛因斯坦喜歡閱讀哲學著作，並從哲學中吸收思想營養，他相信世界的統一性和邏輯的一致性。相對性原理已經在力學中被廣泛證明，卻在電動力學中卻無法成立，對於物理學這兩個理論體系在邏輯上的不一致，愛因斯坦提出了懷疑。他認為，相對論原理應該普遍成立，因此電磁理論對於各個慣性系應該具有同樣的形式，但在這裡出現了光速的問題。光速是不變的量還是可變的量，成為相對性原理是否普遍成立的首要問題。當時的物理學家一般都相信以太，也就是相信存在著絕對參照系，這是受到牛頓的絕對空間概念的影響。19世紀末，馬赫在所著的《發展中的力學》中，批判了牛頓的絕對時空觀，這給愛因斯坦留下了深刻的印象。1905年5月的一天，愛因斯坦與一個朋友貝索討論這個已探索了十年的問題，貝索按照馬赫主義的觀點闡述了自己的看法，兩人討論了很久。突然，愛因斯坦領悟到了什麼，回到家經過反覆思考，終於想明白了問題。第二天，他又來到貝索家，說：謝謝你，我的問題解決了。原來愛因斯坦想清楚了一件事：時間沒有絕對的定義，時間與光信號的速度有一種不可分割的聯繫。他找到了開鎖的鑰匙，經過五個星期的努力工作，愛因斯坦把狹義相對論呈現在人們面前。
190
宇宙
宇宙
5年6月30日，德國《物理學年鑒》接受了愛因斯坦的論文《論動體的電動力學》，在同年9月的該刊上發表。這篇論文是關於狹義相對論的第一篇文章，它包含了狹義相對論的基本思想和基本內容。狹義相對論所根據的是兩條原理：相對性原理和光速不變原理。愛因斯坦解決問題的出發點，是他堅信相對性原理。伽利略最早闡明過相對性原理的思想，但他沒有對時間和空間給出過明確的定義。牛頓建立力學體系時也講了相對性思想，但又定義了絕對空間、絕對時間和絕對運動，在這個問題上他是矛盾的。而愛因斯坦大大發展了相對性原理，在他看來，根本不存在絕對靜止的空間，同樣不存在絕對同一的時間，所有時間和空間都是和運動的物體聯繫在一起的。對於任何一個參照系和坐標系，都只有屬於這個參照系和坐標系的空間和時間。對於一切慣性系，運用該參照系的空間和時間所表達的物理規律，它們的形式都是相同的，這就是相對性原理，嚴格地說是狹義的相對性原理。在這篇文章中，愛因斯坦沒有討論將光速不變作為基本原理的根據，他提出光速不變是一個大膽的假設，是從電磁理論和相對性原理的要求而提出來的。這篇文章是愛因斯坦多年來思考以太與電動力學問題的結果，他從同時的相對性這一點作為突破口，建立了全新的時間和空間理論，並在新的時空理論基礎上給動體的電動力學以完整的形式，以太不再是必要的，以太漂流是不存在的。
什麼
是同時性的相對性？不同地方的兩個事件我們何以知道它是同時發生的呢？一般來說，我們會通過信號來確認。為了得知異地事件的同時性我們就得知道信號的傳遞速度，但如何測出這一速度呢？我們必須測出兩地的空間距離以及信號傳遞所需的時間，空間距離的測量很簡單，麻煩在於測量時間，我們必須假定兩地各有一隻已經對好了的鐘，從兩個鐘的讀數可以知道信號傳播的時間。但我們如何知道異地的鐘對好了呢？答案是還需要一種信號。這個信號能否將鍾對好？如果按照先前的思路，它又需要一種新信號，這樣無窮後退，異地的同時性實際上無法確認。不過有一點是明確的，同時性必與一種信號相聯繫，否則我們說這兩件事同時發生是無意義的。
光信號可能是用來對時鐘最合適的信號，但光速非無限大，這樣就產生一個新奇的結論，對於靜止的觀察者同時的兩件事，對於運動的觀察者就不是同時的。我們設想一個高速運行的列車，它的速度接近光速。列車通過站台時，甲站在站台上，有兩道閃電在甲眼前閃過，一道在火車前端，一道在後端，並在火車兩端及平台的相應部位留下痕迹，通過測量，甲與列車兩端的間距相等，得出的結論是，甲是同時看到兩道閃電的。因此對甲來說，收到的兩個光信號在同一時間間隔內傳播同樣的距離，並同時到達他所在位置，這兩起事件必然在同一時間發生，它們是同時的。但對於在列車內部正中央的乙，情況則不同，因為乙與高速運行的列車一同運動，因此他會先截取向著他傳播的前端信號，然後收到從後端傳來的光信號。對乙來說，這兩起事件是不同時的。也就是說，同時性不是絕對的，而取決於觀察者的運動狀態。這一結論否定了牛頓力學中引以為基礎的絕對時間和絕對空間框架。
相對論認為，光速在所有慣性參考系中不變，它是物體運動的最大速度。由於相對論效應，運動物體的長度會變短，運動物體的時間膨脹。但由於日常生活中所遇到的問題，運動速度都是很低的（與光速相比），看不出相對論效應。
愛因斯坦在時空觀的徹底變革的基礎上建立了相對論力學，指出質量隨著速度的增加而增加，當速度接近光速時，質量趨於無窮大。他並且給出了著名的質能關係式：E=mc^2，質能關係式對後來發展的原子能事業起到了指導作用。
廣義相對論的建立
1905年，
愛因斯坦
愛因斯坦
愛因斯坦發表了關於狹義相對論的第一篇文章后，並沒有立即引起很大的反響。但是德國物理學的權威人士普朗克注意到了他的文章，認為愛因斯坦的工作可以與哥白尼相媲美，正是由於普朗克的推動，相對論很快成為人們研究和討論的課題，愛因斯坦也受到了學術界的注意。
1907年，愛因斯坦聽從友人的建議，提交了那篇著名的論文申請聯邦工業大學的編外講師職位，但得到的答覆是論文無法理解。雖然在德國物理學界愛因斯坦已經很有名氣，但在瑞士，他卻得不到一個大學的教職，許多有名望的人開始為他鳴不平，1908年，愛因斯坦終於得到了編外講師的職位，並在第二年當上了副教授。1912年，愛因斯坦當上了教授，1913年，應普朗克之邀擔任新成立的威廉皇帝物理研究所所長和柏林大學教授。
在此期間，愛因斯坦在考慮將已經建立的相對論推廣，對於他來說，有兩個問題使他不安。第一個是引力問題，狹義相對論對於力學、熱力學和電動力學的物理規律是正確的，但是它不能解釋引力問題。牛頓的引力理論是超距的，兩個物體之間的引力作用在瞬間傳遞，即以無窮大的速度傳遞，這與相對論依據的場的觀點和極限的光速衝突。第二個是非慣性系問題，狹義相對論與以前的物理學規律一樣，都只適用於慣性系。但事實上卻很難找到真正的慣性系。從邏輯上說，一切自然規律不應該局限於慣性系，必須考慮非慣性系。狹義相對論很難解釋所謂的雙生子佯謬，該佯謬說的是，有一對孿生兄弟，哥在宇宙飛船上以接近光速的速度做宇宙航行，根據相對論效應，高速運動的時鐘變慢，等哥哥回來，弟弟已經變得很老了，因為地球上已經經歷了幾十年。而按照相對性原理，飛船相對於地球高速運動，地球相對於飛船也高速運動，弟弟看哥哥變年輕了，哥哥看弟弟也應該年輕了。這個問題簡直沒法回答。實際上，狹義相對論只處理勻速直線運動，而哥哥要回來必須經過一個變速運動過程，這是相對論無法處理的。正在人們忙於理解相對狹義相對論時，愛因斯坦正在接受完成廣義相對論。
1907年，愛因斯坦撰寫了關於狹義相對論的長篇文章《關於相對性原理和由此得出的結論》，在這篇文章中他第一次提到了等效原理，此後，愛因斯坦關於等效原理的思想又不斷發展。他以慣性質量和引力質量成正比的自然規律作為等效原理的根據，提出在無限小的體積中均勻的引力場完全可以代替加速運動的參照系。他還提出了封閉箱的說法：在一封閉箱中的觀察者，不管用什麼方法也無法確定他究竟是靜止於一個引力場中，還是處在沒有引力場卻在作加速運動的空間中，這是解釋等效原理最常用的說法，而慣性質量與引力質量相等是等效原理一個自然的推論。
1915年11月，愛因斯坦先後向普魯士科學院提交了四篇論文，在這四篇論文中，他提出了新的看法，證明了水星近日點的進動，並給出了正確的引力場方程。至此，廣義相對論的基本問題都解決了，廣義相對論誕生了。1916年，愛因斯坦完成了長篇論文《廣義相對論的基礎》，在這篇文章中，愛因斯坦首先將以前適用於慣性系的相對論稱為狹義相對論，將只對於慣性系物理規律同樣成立的原理稱為狹義相對性原理，並進一步表述了廣義相對性原理：物理學的定律必須對於無論哪種方式運動著的參照系都成立。
愛因斯坦的廣義相對論認為，由於有物質的存在，空間和時間會發生彎曲，而引力場實際上是一個彎曲的時空。愛因斯坦用太陽引力使空間彎曲的理論，很好地解釋了水星近日點進動中一直無法解釋的43秒。廣義相對論的第二大預言是引力紅移，即在強引力場中光譜向紅端移動，20年代，天文學家在天文觀測中證實了這一點。廣義相對論的第三大預言是引力場使光線偏轉，最靠近地球的大引力場是太陽引力場，愛因斯坦預言，遙遠的星光如果掠過太陽表面將會發生一點七秒的偏轉。1919年，在英國天文學家愛丁頓的鼓動下，英國派出了兩支遠征隊分赴兩地觀察日全食，經過認真的研究得出最後的結論是：星光在太陽附近的確發生了一點七秒的偏轉。英國皇家學會和皇家天文學會正式宣讀了觀測報告，確認廣義相對論的結論是正確的。會上，著名物理學家、皇家學會會長湯姆孫說：「這是自從牛頓時代以來所取得的關於萬有引力理論的最重大的成果」，「愛因斯坦的相對論是人類思想最偉大的成果之一」。愛因斯坦成了新聞人物，他在1916年寫了一本通俗介紹相對論的書《狹義與廣義相對論淺說》，到1922年已經再版了40次，還被譯成了十幾種文字，廣為流傳。
在物理學中，引力波是指時空彎曲中的漣漪，通過波的形式從輻射源向外傳播，這種波以引力輻射的形式傳輸能量。在1916年，愛因斯坦基於廣義相對論預言了引力波的存在。引力波的存在是廣義相對論洛倫茲不變性的結果，因為它引入了相互作用的傳播速度有限的概念。相比之下，引力波不能夠存在於牛頓的經典引力理論當中，因為牛頓的經典理論假設物質的相互作用傳播是速度無限的。