狹義相對論描繪出世人難以想像的太空知識，認為光線、時間和空間，都會受重力而扭曲。相對論正是解開宇宙秘密的關鍵所在，宇宙的真相如何？人類正一步一步地去揭開它。
牛頓對物體落地的問題冥思了好多年，顯然的，從地球到物體必有某種形式的訊息傳遞，可是介質呢？牛頓沒法解決這疑難，甚至三百年後的愛因斯坦也無法解釋完全。當然它不是藉空氣傳送，因為牛頓由他對運動物體的數學計算知道，像月亮一樣，在無空氣的星球上，物體也會往地落。這個謎是存在於他那涵蓋宇宙重力定律中的一個叫人喪氣的缺陷，每件東西似乎定在那兒，整個宇宙被神秘且不可見的重力力量拉在一起，行星在最精密的和諧軌道上繞日運轉，牛頓之後，有人發現太陽系本身也對著銀河系中心運行，以每近二億年繞一週，算一太陽年。
但太空是空盪盪的，這事實至今仍困擾我們。太空中平均每立方碼的空間才包含一個氫原子，其餘空無一物。那麼，重力波怎可能自身在兩點傳送呢？這問題，牛頓和愛因斯坦都有興趣，但止於理論上的興趣。而在下一世紀，它將決定人類的未來。我們將從對太空本身性質的實驗獲知，是否可能在合理的航行時間內旅行到太陽系外的星球。
目前，給工程師足夠的錢，他有能力設計一艘星際船，而不考慮這些難解的問題，他的船由於星際的浩瀚湮波，僅能經過一段受得了的航行時間而到達最近的星球。它的速度最高不超過每小時六億七千萬哩，根據一九○五年愛因斯坦的相對論，任何物體的速度不能超過光在真空中的速度，當接近這速度時，其長度在運動方向會近於零，而推進所需的能將接近無限大。雖如我們所見，相對論完美的解釋即將出現，那些正統的相對論專家仍認為：不可能有太空船能沒長度且具有無窮大的能量。光速的限制是人類擴張野心的一道跨不過的障礙。總之，他們認為星際旅行是背理的。哈佛大學的愛德華．柏塞爾說：所有關於穿太空衣旅行宇宙的囈語，除了對特定地區的探險外，都會回到它原來的地方，是在穀倉之中。
但，可高興的，太空在今日已成為比狹義相對論描述的更加複雜的地方。最近哈爾登曾預言我們永遠無法瞭解宇宙。我想，他寫道：它不僅比我們想像的奇特；它甚至比我們所能夠想像的還奇怪。初見相對論，它是描述一個非常混亂且無規律的宇宙。以下兩句對話生動地表達出：
自然與自然定律都蒙上陰靄：
上帝說：讓牛頓出來！一切都頓開。
此事未了，魔鬼號叫：哎！
愛因斯坦出來！遂恢復偶像崇拜。
一九○五年愛因斯坦提出的奇怪觀念是時間展延。他的想法似乎和所有常識違背；他本身把常識說是十八歲以前潛植在心理的偏見存集物。他用四個方程式的大膽系列推翻了牛頓的結論，牛頓以為每一地方的時間以一定路線一小時往前流一小時。太空船中的太空人若以光速的百分之九十九的速度離開地球，他將比地球上的人慢老七倍，他們的太空船會以因數七收縮，而維持加速須七倍的能量供給引擎。這不是要心理學家來解釋的錯覺；太空人的測尺和他們腕上的手錶都能紀錄這些改變的時間和長度。他們自己並不感覺奇異。如果他們擁有優異功能的望遠鏡，他們會發覺，在身後地球上的每個人似乎老得較慢。這可由一個事實解釋，由於太空人活得七倍慢，他們也會七倍慢地處理他們的資料。當他們返回地球就發現錯誤，他們在返程中，地球上的人不是老得七倍慢，而是七倍快！若在航行中，他們能成功地加速，超過光速的百分之九九點九九九九，他們會發現，地球老得比你快數百萬倍，不是七倍。
在光速（假定可以達到）時，太空人的時間將完全停駐，他們的旅程將是瞬間同時發生，超過光速，他們的時間會倒轉，這不可能的事啟發了下列的打油詩：
有位姑娘叫阿快，
走得比光還要快！
清晨動身，
飛奔如神，
當天晚上就回來。
她必定在出發前遇到過自己的複製，但這是荒謬的，決不可能有兩個阿快姑娘，因為原先的姑娘出發時並沒記得曾在前晚遇過她的複身。連下去的打油詩指出，這些比光速快的旅行會產生無數的阿快姑娘。
姑娘名月娘，但不明亮，
她將今天繫住明天：
就結成了兩天，
然後四天再八天，
她的先生魂都上了天。
在所有這些荒唐的冒險中，因果律被破壞。因果律反對任何穿越已知宇宙比光速快的旅行，因為，結果不能比產生此結果的事件提早發生，否則，我們就必須假定，存在有一無數多以不同軌跡前進的相同世界。這是一個不可思議的念頭，但它陷入所有的邏輯不可能性之中。
回到理論上的可能吧，狹義相對論可以用一思考實驗來描述，即孿生子詭論。孿生子之一留在地球上，另一位是太空人，在三十歲時出發前往另一星系的Ｘ星球，速度為光速的百分之九九。五年後旅行者回來，發現他的兄弟已六十五歲太空中的五年等於地球上過了三十五年，要說哪邊時間對，哪邊錯是無意義的，兩邊都對。經過的時間速率決定於測時間的鐘，在穿越宇宙時的速度。
狹義相對論的整個奇怪數學結構，由於尚未能解釋光的行為而引起，當愛因斯坦年紀還小時，兩位美國物理學家，邁克爾遜和摩裡經由一系列實驗得知，光線在真空中以每小時六億七千萬哩的速度運動，而與光源速度無關。假定一顆星以半個光速的速度向我們而來，我們會認為它的光線以一倍半的光速到達我們，但邁克爾遜和摩裡證明這是錯的，不管光源速度如何，不管是向我們來或背我們去，光總正確地以每小時六億七千萬哩的速度到達。兩輛車各以每小時五十哩的速度互撞，撞擊速度必為一百哩，可是光線不這樣，它們不以兩倍光速當頭互撞，像我們所常認為的。它們整整以每小時六億七千萬哩的速度碰頭。那麼，時間在高速下如何收縮呢？想想光的行為便一目了然。一個太空人以半個光速衝過太空，測量直接面對著他的一顆星所發出的光速，正好是每小時六億七千萬哩，可是速度更大呀，因為他本身有向星速度，他必以為測量器壞了。從一角度言，他對了。他只能得到結論；他的鐘走得慢。他也許會進一步實驗，假定他爬到艙外，坐在太空船上，量星球發出的光束從船首到船尾走的時間，由於船對光源有速度，他會認定，光束會以一個半光速運動。事實上，光束經過船長度的速度恰是光速。這太空人只能下結論，他的船長度在運動方向必有收縮，可是他沒法證實，因為在船上的任何東西在運動方向都收縮了，測天也是，當他往船首望，即連他的後腦到鼻尖的長度都收縮了。
當他做這些實驗時，他通過一顆星球，這星上的天文學家用非常精細的望遠鏡在觀察太空人和船掠過，但他們並不是見到正常樣子的太空人或通常的船形。他們見到一個無法相信的瘦子站在一艘奇形扁壓的船艙上。太空人自己無法意識到任何的不正常，當面對船首，若量後腦到鼻尖的距離，發現是正常的。因他用來測的真正的尺本身長度收縮，他如何覺察得出？目測的視察沒告訴他什麼。只有以他對星球光束的測量為基石的推理可向他證明他的船收縮，他的錶走慢，不論他以多大的速度衝向光速，他決不會以比每小時六億七千萬哩還快的速度去撞上光束。
若要瞭解一九一六年提出的更複雜的廣義相對論，必先瞭解狹義相對論。廣義相對論導出了一門奇怪的科學幾何力學，而開始透露給我們那些太空中隱藏路徑的存在。我們會看到，經由這些路徑，一物體在宇宙中一地方消失，會同時出現在另一地，就像愛麗絲夢遊仙境中的奇奇貓。利用這種神秘路徑，物體確實以大過光速的速度移動，但為了走捷徑，它必是避開狹義相對論中速度的限制。廣義相對論的新解釋無情地導致一個結論：這種令人驚異的旅程經常在宇宙中發生。
愛因斯坦，不像他的許多令人羨慕的同事，並不滿足於他的狹義相對論能解釋由邁克爾遜及車裡的實驗引出的缺點。他想得到統一場論來完全描述宇宙，解釋所有宇宙事件。他冥思拉普拉斯的夢想，這位十八世紀的法國數學家曾推想一種智慧的存在：
這種智慧在某一瞬間能知道這大自然生氣盎然的所有力量，以及所有物體的相對位置，且若其功能足以分析這一切消息，便可在一道方程式中涵蓋宇宙中最巨大物體至最輕的原子的運動；有它，沒有東西不可確定；未來便會如過去一般顯現在它眼中。
愛因斯坦渴望模仿那偉大的智慧，他想，為何太空人會老得慢，為何光的行為如此玄妙，為何質量會隨速度增加而增大，為何、為何、為何。唯一的結論是，所有這些東西直接由重力而來，這力多年來困擾著天文學家，甚至今日仍無法盡其瞭解。
一些作家嘲諷孿生子詭論，聲言在太空中的那位不可能比地球上的兄弟老得慢，當然，他們說，地球可說是以太空船離開地球的速度同樣遠離太空船，但為何一定把地球視為固定參考座標，太空船看成是運動物體？愛因斯坦給的答案卻說，當地球運動，整個宇宙隨之運動，而太空船運動時，只有單獨運動，地球上的那孿生子對宇宙沒相對運動，太空中那位卻有，他用引擎從重力所賦予他的自然軌道上脫離。他的太空船的質量遠小於宇宙的質量，因此有作用的是宇宙的重力場，不是太空船的。若詭論錯，太空船將需要一相等於宇宙的質量；要包容數以百萬的銀河。但由於太空船實際上遠比地球小，它必要遵循遠超過其質量的物體的定律。
美國的一處小鎮必特別自傲其天高皇帝遠的獨立，它可能以許多美妙而無害的方式運用其獨立性。當州政府限制公路上車速為每小時七十哩時，這小鎮同意遵守規定，但卻用不同的方法，鎮代表會規定駕車人可以任何速度行駛除了每小時七十一哩，這種速度時當事人要受罰。當有人以每小時八十哩或九十哩開車，便被認為要達到這速度，他必定在某一點，以七十一哩速度行駛，因此，他是犯法的。太空中的那孿生子也同樣，他並非因其速度而使他老得慢，而是要達到那速度前的加速度使然。他曾加速逃逸不必用引擎的永久飛行軌道，抵抗了慣性。慣性的現象被牛頓合併在他的第一定律任何物體除非反力作用，否則靜止或作等速直線運動。因此，慣性行為正和重力作用相同。
愛因斯坦抓住這點。他的闡釋令人吃驚牛頓也會認為瘋狂慣性和重力行為以相同方式顯現，因為它們是完全相同的東西，說法不同而已！想像一顆重砲彈和一輕木做的球，它們以完全相同的速度落下，與亞里斯多德的想法不同：砲彈是比木球快的衝向地。但重力推它下來，慣性力拉住它，因此它以一限速落下，木球則因質輕，會掉得慢，但它的慣性力小多了，所以它被推下的速度和砲彈恰巧相同。不計空氣效應，一物體質量即使如山大掉得不會比一羽毛快或慢。重力和慣性力總互相抵消，重力質量正比於慣性質量。
只有在高度較小的地方放下球，球才會落地，如果一物在約離地面三百哩處釋放，它永不會碰地，雖然它將繼續永恆地落，它會變成衛星，在軌道上繞行。我把這點講清楚，是想顯示物體落地和永在軌道上飛行是做完全相同的事：它們是正順著抗力最小的路線在空間運動。目前尚無儀器精密到足以測出球落地時的任何曲率，但任何人都能見到衛星以曲線路徑運轉，就像地球依一曲線繞日而行。在所知宇宙中的每一物體都以某種彎曲軌道環繞另一物。牛頓將產生這些軌道路徑的重力描述為一種推和拉的力，使得物體依它們軌道運行。但愛因斯坦和他的波蘭同事明可斯基提出完全不同的解釋，且被今日大多數專家所接受。他們發明一種嶄新的觀念，叫四度時空。
有些人把第四度空間認為是與鬼魂有關的神秘性質，其實不然，它是時間的因次，沒有它物質無法存在。每一物體都是四度空間。想像一塊磚：它有長度、寬度、高度，三種度互相垂直。時間則是第四度，與其他三度都相垂直。我們描述磚塊的尺寸時說：它是四吋長六吋寬九吋厚，存在一百年。意思是，在一百年結束時，它會碎成塵土，不再存在。我們已見過太空船在高速飛行時其時空四度如何變化。相對論物理認為時間是完全相同於其他三度的行為。
屏棄牛頓重力理論，愛因斯坦與明可斯基說明地球為何以其橢圓軌道繞日運轉。太陽並不拉地球，而是其巨大質量使周圍的區城內時間和空間彎曲。太陽的質量產生一甬道，彎曲的空間和時間是其牆，地球永遠經由此道通行。時間彎曲的概念確聳人聽聞難以置信，但它只是因為我們活在地球上從沒有見過這種事罷了。甚至星星和銀河在宇宙中也忙於這種產生重力場的遊戲，重力場的結果是包含彎曲時空的甬道。如此的甬道無數多是廣義相對論的本質。
廣義相對論牴觸了我們在學校所學的幾何。歐凡裡得關於平行線永不相交，三角形內角和為一百八十度嚴格說起來是錯了，因為它們假定兩點間最短距離為直線。愛因斯坦和明可夫斯基證明，相對性中沒有像直線這東西存在。所有線若延伸到太空，它都是彎曲的。一束光線從一點出發經過宇宙，它會旅行一完全的圓形回到起點。這可解釋愛因斯坦對記者的那著名笑話，他說如果一個人有特殊的視力往空中望去，他會見到他自己的後腦勺，當然，他必須等待數千萬年讓他自己後腦的光影旅行宇宙，但這玩笑可助於瞭解光是沿曲線走的，因為空間是彎曲的。
西元一九一九年在西非幾內亞灣的葡萄牙普林西卜殖民地的熱帶性暴風雨的一間歇時間中首次證實了廣義相對論。亞瑟．愛丁頓，一位聰明的年輕天文學家，他興奮地繼續愛因斯坦的工作，在那兒領導一個探測隊拍攝地區日蝕時星球的照片。他想發現從星星發出的光束是否會受到太陽質量的影響而偏折，像廣義相對論預測的。
普林西卜地方的日蝕發生在當地時間下午二點十五分，只會延續五分鐘。那天早晨愛丁頓正在準備望遠鏡和照像機時，雨傾盆下注。他企圖保護篷內的儀器，但雨不斷地濺進來，幾乎要把底片破壞掉。正在月亮擋在太陽前面時，天空部份放晴，他便趁機拍攝靠近月亮邊緣的一顆星，共十六張照片，但幾朵飄過來的雲使他懷疑這些底片沖得出來嗎。十五張照片毫無用處，而第十六張卻成功地顯示一群明亮的星。它們被仔細地檢視，看是否位置與正常有出入。
愛因斯坦很掛慮檢查的結果。他原先就到荷蘭的萊登大學去講學並且去聽羅侖玆德國著名的理論家，曾寫過特殊相對論的主要方程式之一的一次著名的演講。當羅侖玆出現在講臺上揮舞著一份電報時，愛因斯坦正在演講。電報是由在倫敦的愛丁頓打來的，說明在普林西卜照片上星的位置平均有一點七秒弧度的偏折，正好在愛因斯坦預測的範圍內，數百名在場的學生和教授爆出歡呼，聲炸雲霄。
消息震驚並鼓舞著正陷在悲慘氣氛中的戰後歐洲，愛因斯坦被記者、業餘天文學家和政治家們包圍。甚至有一雪茄廠商想去生產愛因斯坦雪茄，它們被吸時會變短；或者它們在運動方向會收縮。人們拿著火炬夜晚衝出，照耀週遭田園，許多人發覺說他們能夠見到光束被地球重力拉彎。有一卡通畫家畫兩個偵探在福爾摩斯家中，手執火炬，光束在房角轉個直角照出了一盜賊，基本的，親愛的愛因斯坦，一位偵探向另一位說。自然有許多人輕視這新理論。一些職業天文學家，甚至其中有些早接受邁克爾遜摩裡實驗的結果，卻認為整樁事是很無聊的。一位物理學家，吉布斯說，一數學家可以說他喜歡的事，但物理家至少須有點清楚的頭腦。皮卡得，法國科學院的永久祕書說，我在相對論這主題上見到紅燈。克裡奇門說這理論是瀆神的。水手們長久以來利用星球位置航行，總是見它們在同一位置，水手們也認為愛因斯坦胡言亂語。
最重要的是需要一很強的智識上的努力，去排除老觀念接受愛因斯坦新奇的學說。門外漢常會發覺這幾乎和很老的科學家一般困難。紐約時報一九二八年有篇社論寫道：
田尼生要求信任去對我們不能證明的事相信的功能。新物理學冒險著去證明那些我們大家不能相信的事相對論的無數教科書很努力解釋它，而且大都成功地傳授一個類比或隱喻的模糊概念，當痛苦地逐字研讀，好像有朦朧的理解，當他從書上移起心思時又失掉了。
愛因斯坦無法改動的邏輯毫無漏洞，總算說服了最懷疑的人。今日的數學家、物理學家、天文學家和宇宙學者都毫不思考地接受這兩個學說。邁克爾遜和摩裡的實驗，愛丁頓的實驗都被反覆重做，結果都與原先相同。在相對論裡出現的質能關係Ｅ∥ｍｃ<２帶給我們核能和原子彈。普林斯頓的惠勒教授說過：凡與廣義相對論預測相矛盾的理論，都通不過時間的考驗，它的基礎也發覺不出邏輯破綻。沒有可接受的選擇會比它更簡化且含蓋更廣。
今日給廣義相對論一令人驚奇的新彎折，下章將提到他的解釋和由他之中產生的一嶄新的宇宙學，正向我們揭露那些太空中隱藏的路徑，有一天能使太空船從地球航到另一星系中可居住的星球上，所需的時間和現在乘飛機從紐約到東京一樣的短。