狭义相对论描绘出世人难以想像的太空知识，认为光线、时间和空间，都会受重力而扭曲。相对论正是解开宇宙秘密的关键所在，宇宙的真相如何？人类正一步一步地去揭开它。
牛顿对物体落地的问题冥思了好多年，显然的，从地球到物体必有某种形式的讯息传递，可是介质呢？牛顿没法解决这疑难，甚至三百年后的爱因斯坦也无法解释完全。当然它不是借空气传送，因为牛顿由他对运动物体的数学计算知道，像月亮一样，在无空气的星球上，物体也会往地落。这个谜是存在于他那涵盖宇宙重力定律中的一个叫人丧气的缺陷，每件东西似乎定在那儿，整个宇宙被神秘且不可见的重力力量拉在一起，行星在最精密的和谐轨道上绕日运转，牛顿之后，有人发现太阳系本身也对着银河系中心运行，以每近二亿年绕一周，算一太阳年。
但太空是空荡荡的，这事实至今仍困扰我们。太空中平均每立方码的空间才包含一个氢原子，其余空无一物。那么，重力波怎可能自身在两点传送呢？这问题，牛顿和爱因斯坦都有兴趣，但止于理论上的兴趣。而在下一世纪，它将决定人类的未来。我们将从对太空本身性质的实验获知，是否可能在合理的航行时间内旅行到太阳系外的星球。
目前，给工程师足够的钱，他有能力设计一艘星际船，而不考虑这些难解的问题，他的船由于星际的浩瀚湮波，仅能经过一段受得了的航行时间而到达最近的星球。它的速度最高不超过每小时六亿七千万哩，根据一九○五年爱因斯坦的相对论，任何物体的速度不能超过光在真空中的速度，当接近这速度时，其长度在运动方向会近于零，而推进所需的能将接近无限大。虽如我们所见，相对论完美的解释即将出现，那些正统的相对论专家仍认为：不可能有太空船能没长度且具有无穷大的能量。光速的限制是人类扩张野心的一道跨不过的障碍。总之，他们认为星际旅行是背理的。哈佛大学的爱德华．柏塞尔说：所有关于穿太空衣旅行宇宙的呓语，除了对特定地区的探险外，都会回到它原来的地方，是在谷仓之中。
但，可高兴的，太空在今日已成为比狭义相对论描述的更加复杂的地方。最近哈尔登曾预言我们永远无法了解宇宙。我想，他写道：它不仅比我们想像的奇特；它甚至比我们所能够想像的还奇怪。初见相对论，它是描述一个非常混乱且无规律的宇宙。以下两句对话生动地表达出：
自然与自然定律都蒙上阴霭：
上帝说：让牛顿出来！一切都顿开。
此事未了，魔鬼号叫：哎！
爱因斯坦出来！遂恢复偶像崇拜。
一九○五年爱因斯坦提出的奇怪观念是时间展延。他的想法似乎和所有常识违背；他本身把常识说是十八岁以前潜植在心理的偏见存集物。他用四个方程式的大胆系列推翻了牛顿的结论，牛顿以为每一地方的时间以一定路线一小时往前流一小时。太空船中的太空人若以光速的百分之九十九的速度离开地球，他将比地球上的人慢老七倍，他们的太空船会以因数七收缩，而维持加速须七倍的能量供给引擎。这不是要心理学家来解释的错觉；太空人的测尺和他们腕上的手表都能纪录这些改变的时间和长度。他们自己并不感觉奇异。如果他们拥有优异功能的望远镜，他们会发觉，在身后地球上的每个人似乎老得较慢。这可由一个事实解释，由于太空人活得七倍慢，他们也会七倍慢地处理他们的资料。当他们返回地球就发现错误，他们在返程中，地球上的人不是老得七倍慢，而是七倍快！若在航行中，他们能成功地加速，超过光速的百分之九九点九九九九，他们会发现，地球老得比你快数百万倍，不是七倍。
在光速（假定可以达到）时，太空人的时间将完全停驻，他们的旅程将是瞬间同时发生，超过光速，他们的时间会倒转，这不可能的事启发了下列的打油诗：
有位姑娘叫阿快，
走得比光还要快！
清晨动身，
飞奔如神，
当天晚上就回来。
她必定在出发前遇到过自己的复制，但这是荒谬的，决不可能有两个阿快姑娘，因为原先的姑娘出发时并没记得曾在前晚遇过她的复身。连下去的打油诗指出，这些比光速快的旅行会产生无数的阿快姑娘。
姑娘名月娘，但不明亮，
她将今天系住明天：
就结成了两天，
然后四天再八天，
她的先生魂都上了天。
在所有这些荒唐的冒险中，因果律被破坏。因果律反对任何穿越已知宇宙比光速快的旅行，因为，结果不能比产生此结果的事件提早发生，否则，我们就必须假定，存在有一无数多以不同轨迹前进的相同世界。这是一个不可思议的念头，但它陷入所有的逻辑不可能性之中。
回到理论上的可能吧，狭义相对论可以用一思考实验来描述，即孪生子诡论。孪生子之一留在地球上，另一位是太空人，在三十岁时出发前往另一星系的Ｘ星球，速度为光速的百分之九九。五年后旅行者回来，发现他的兄弟已六十五岁太空中的五年等于地球上过了三十五年，要说哪边时间对，哪边错是无意义的，两边都对。经过的时间速率决定于测时间的钟，在穿越宇宙时的速度。
狭义相对论的整个奇怪数学结构，由于尚未能解释光的行为而引起，当爱因斯坦年纪还小时，两位美国物理学家，迈克尔逊和摩里经由一系列实验得知，光线在真空中以每小时六亿七千万哩的速度运动，而与光源速度无关。假定一颗星以半个光速的速度向我们而来，我们会认为它的光线以一倍半的光速到达我们，但迈克尔逊和摩里证明这是错的，不管光源速度如何，不管是向我们来或背我们去，光总正确地以每小时六亿七千万哩的速度到达。两辆车各以每小时五十哩的速度互撞，撞击速度必为一百哩，可是光线不这样，它们不以两倍光速当头互撞，像我们所常认为的。它们整整以每小时六亿七千万哩的速度碰头。那么，时间在高速下如何收缩呢？想想光的行为便一目了然。一个太空人以半个光速冲过太空，测量直接面对着他的一颗星所发出的光速，正好是每小时六亿七千万哩，可是速度更大呀，因为他本身有向星速度，他必以为测量器坏了。从一角度言，他对了。他只能得到结论；他的钟走得慢。他也许会进一步实验，假定他爬到舱外，坐在太空船上，量星球发出的光束从船首到船尾走的时间，由于船对光源有速度，他会认定，光束会以一个半光速运动。事实上，光束经过船长度的速度恰是光速。这太空人只能下结论，他的船长度在运动方向必有收缩，可是他没法证实，因为在船上的任何东西在运动方向都收缩了，测天也是，当他往船首望，即连他的后脑到鼻尖的长度都收缩了。
当他做这些实验时，他通过一颗星球，这星上的天文学家用非常精细的望远镜在观察太空人和船掠过，但他们并不是见到正常样子的太空人或通常的船形。他们见到一个无法相信的瘦子站在一艘奇形扁压的船舱上。太空人自己无法意识到任何的不正常，当面对船首，若量后脑到鼻尖的距离，发现是正常的。因他用来测的真正的尺本身长度收缩，他如何觉察得出？目测的视察没告诉他什么。只有以他对星球光束的测量为基石的推理可向他证明他的船收缩，他的表走慢，不论他以多大的速度冲向光速，他决不会以比每小时六亿七千万哩还快的速度去撞上光束。
若要了解一九一六年提出的更复杂的广义相对论，必先了解狭义相对论。广义相对论导出了一门奇怪的科学几何力学，而开始透露给我们那些太空中隐藏路径的存在。我们会看到，经由这些路径，一物体在宇宙中一地方消失，会同时出现在另一地，就像爱丽丝梦游仙境中的奇奇猫。利用这种神秘路径，物体确实以大过光速的速度移动，但为了走捷径，它必是避开狭义相对论中速度的限制。广义相对论的新解释无情地导致一个结论：这种令人惊异的旅程经常在宇宙中发生。
爱因斯坦，不像他的许多令人羡慕的同事，并不满足于他的狭义相对论能解释由迈克尔逊及车里的实验引出的缺点。他想得到统一场论来完全描述宇宙，解释所有宇宙事件。他冥思拉普拉斯的梦想，这位十八世纪的法国数学家曾推想一种智慧的存在：
这种智慧在某一瞬间能知道这大自然生气盎然的所有力量，以及所有物体的相对位置，且若其功能足以分析这一切消息，便可在一道方程式中涵盖宇宙中最巨大物体至最轻的原子的运动；有它，没有东西不可确定；未来便会如过去一般显现在它眼中。
爱因斯坦渴望模仿那伟大的智慧，他想，为何太空人会老得慢，为何光的行为如此玄妙，为何质量会随速度增加而增大，为何、为何、为何。唯一的结论是，所有这些东西直接由重力而来，这力多年来困扰着天文学家，甚至今日仍无法尽其了解。
一些作家嘲讽孪生子诡论，声言在太空中的那位不可能比地球上的兄弟老得慢，当然，他们说，地球可说是以太空船离开地球的速度同样远离太空船，但为何一定把地球视为固定参考座标，太空船看成是运动物体？爱因斯坦给的答案却说，当地球运动，整个宇宙随之运动，而太空船运动时，只有单独运动，地球上的那孪生子对宇宙没相对运动，太空中那位却有，他用引擎从重力所赋予他的自然轨道上脱离。他的太空船的质量远小于宇宙的质量，因此有作用的是宇宙的重力场，不是太空船的。若诡论错，太空船将需要一相等于宇宙的质量；要包容数以百万的银河。但由于太空船实际上远比地球小，它必要遵循远超过其质量的物体的定律。
美国的一处小镇必特别自傲其天高皇帝远的独立，它可能以许多美妙而无害的方式运用其独立性。当州政府限制公路上车速为每小时七十哩时，这小镇同意遵守规定，但却用不同的方法，镇代表会规定驾车人可以任何速度行驶除了每小时七十一哩，这种速度时当事人要受罚。当有人以每小时八十哩或九十哩开车，便被认为要达到这速度，他必定在某一点，以七十一哩速度行驶，因此，他是犯法的。太空中的那孪生子也同样，他并非因其速度而使他老得慢，而是要达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飞行轨道，抵抗了惯性。惯性的现象被牛顿合并在他的第一定律任何物体除非反力作用，否则静止或作等速直线运动。因此，惯性行为正和重力作用相同。
爱因斯坦抓住这点。他的阐释令人吃惊牛顿也会认为疯狂惯性和重力行为以相同方式显现，因为它们是完全相同的东西，说法不同而已！想像一颗重炮弹和一轻木做的球，它们以完全相同的速度落下，与亚里斯多德的想法不同：炮弹是比木球快的冲向地。但重力推它下来，惯性力拉住它，因此它以一限速落下，木球则因质轻，会掉得慢，但它的惯性力小多了，所以它被推下的速度和炮弹恰巧相同。不计空气效应，一物体质量即使如山大掉得不会比一羽毛快或慢。重力和惯性力总互相抵消，重力质量正比于惯性质量。
只有在高度较小的地方放下球，球才会落地，如果一物在约离地面三百哩处释放，它永不会碰地，虽然它将继续永恒地落，它会变成卫星，在轨道上绕行。我把这点讲清楚，是想显示物体落地和永在轨道上飞行是做完全相同的事：它们是正顺着抗力最小的路线在空间运动。目前尚无仪器精密到足以测出球落地时的任何曲率，但任何人都能见到卫星以曲线路径运转，就像地球依一曲线绕日而行。在所知宇宙中的每一物体都以某种弯曲轨道环绕另一物。牛顿将产生这些轨道路径的重力描述为一种推和拉的力，使得物体依它们轨道运行。但爱因斯坦和他的波兰同事明可斯基提出完全不同的解释，且被今日大多数专家所接受。他们发明一种崭新的观念，叫四度时空。
有些人把第四度空间认为是与鬼魂有关的神秘性质，其实不然，它是时间的因次，没有它物质无法存在。每一物体都是四度空间。想像一块砖：它有长度、宽度、高度，三种度互相垂直。时间则是第四度，与其他三度都相垂直。我们描述砖块的尺寸时说：它是四吋长六吋宽九吋厚，存在一百年。意思是，在一百年结束时，它会碎成尘土，不再存在。我们已见过太空船在高速飞行时其时空四度如何变化。相对论物理认为时间是完全相同于其他三度的行为。
屏弃牛顿重力理论，爱因斯坦与明可斯基说明地球为何以其椭圆轨道绕日运转。太阳并不拉地球，而是其巨大质量使周围的区城内时间和空间弯曲。太阳的质量产生一甬道，弯曲的空间和时间是其墙，地球永远经由此道通行。时间弯曲的概念确耸人听闻难以置信，但它只是因为我们活在地球上从没有见过这种事罢了。甚至星星和银河在宇宙中也忙于这种产生重力场的游戏，重力场的结果是包含弯曲时空的甬道。如此的甬道无数多是广义相对论的本质。
广义相对论牴触了我们在学校所学的几何。欧凡里得关于平行线永不相交，三角形内角和为一百八十度严格说起来是错了，因为它们假定两点间最短距离为直线。爱因斯坦和明可夫斯基证明，相对性中没有像直线这东西存在。所有线若延伸到太空，它都是弯曲的。一束光线从一点出发经过宇宙，它会旅行一完全的圆形回到起点。这可解释爱因斯坦对记者的那著名笑话，他说如果一个人有特殊的视力往空中望去，他会见到他自己的后脑勺，当然，他必须等待数千万年让他自己后脑的光影旅行宇宙，但这玩笑可助于了解光是沿曲线走的，因为空间是弯曲的。
西元一九一九年在西非几内亚湾的葡萄牙普林西卜殖民地的热带性暴风雨的一间歇时间中首次证实了广义相对论。亚瑟．爱丁顿，一位聪明的年轻天文学家，他兴奋地继续爱因斯坦的工作，在那儿领导一个探测队拍摄地区日蚀时星球的照片。他想发现从星星发出的光束是否会受到太阳质量的影响而偏折，像广义相对论预测的。
普林西卜地方的日蚀发生在当地时间下午二点十五分，只会延续五分钟。那天早晨爱丁顿正在准备望远镜和照像机时，雨倾盆下注。他企图保护篷内的仪器，但雨不断地溅进来，几乎要把底片破坏掉。正在月亮挡在太阳前面时，天空部份放晴，他便趁机拍摄靠近月亮边缘的一颗星，共十六张照片，但几朵飘过来的云使他怀疑这些底片冲得出来吗。十五张照片毫无用处，而第十六张却成功地显示一群明亮的星。它们被仔细地检视，看是否位置与正常有出入。
爱因斯坦很挂虑检查的结果。他原先就到荷兰的莱登大学去讲学并且去听罗仑兹德国著名的理论家，曾写过特殊相对论的主要方程式之一的一次著名的演讲。当罗仑兹出现在讲台上挥舞着一份电报时，爱因斯坦正在演讲。电报是由在伦敦的爱丁顿打来的，说明在普林西卜照片上星的位置平均有一点七秒弧度的偏折，正好在爱因斯坦预测的范围内，数百名在场的学生和教授爆出欢呼，声炸云霄。
消息震惊并鼓舞着正陷在悲惨气氛中的战后欧洲，爱因斯坦被记者、业余天文学家和政治家们包围。甚至有一雪茄厂商想去生产爱因斯坦雪茄，它们被吸时会变短；或者它们在运动方向会收缩。人们拿着火炬夜晚冲出，照耀周遭田园，许多人发觉说他们能够见到光束被地球重力拉弯。有一卡通画家画两个侦探在福尔摩斯家中，手执火炬，光束在房角转个直角照出了一盗贼，基本的，亲爱的爱因斯坦，一位侦探向另一位说。自然有许多人轻视这新理论。一些职业天文学家，甚至其中有些早接受迈克尔逊摩里实验的结果，却认为整桩事是很无聊的。一位物理学家，吉布斯说，一数学家可以说他喜欢的事，但物理家至少须有点清楚的头脑。皮卡得，法国科学院的永久秘书说，我在相对论这主题上见到红灯。克里奇门说这理论是渎神的。水手们长久以来利用星球位置航行，总是见它们在同一位置，水手们也认为爱因斯坦胡言乱语。
最重要的是需要一很强的智识上的努力，去排除老观念接受爱因斯坦新奇的学说。门外汉常会发觉这几乎和很老的科学家一般困难。纽约时报一九二八年有篇社论写道：
田尼生要求信任去对我们不能证明的事相信的功能。新物理学冒险着去证明那些我们大家不能相信的事相对论的无数教科书很努力解释它，而且大都成功地传授一个类比或隐喻的模糊概念，当痛苦地逐字研读，好像有朦胧的理解，当他从书上移起心思时又失掉了。
爱因斯坦无法改动的逻辑毫无漏洞，总算说服了最怀疑的人。今日的数学家、物理学家、天文学家和宇宙学者都毫不思考地接受这两个学说。迈克尔逊和摩里的实验，爱丁顿的实验都被反覆重做，结果都与原先相同。在相对论里出现的质能关系Ｅ∥ｍｃ<２带给我们核能和原子弹。普林斯顿的惠勒教授说过：凡与广义相对论预测相矛盾的理论，都通不过时间的考验，它的基础也发觉不出逻辑破绽。没有可接受的选择会比它更简化且含盖更广。
今日给广义相对论一令人惊奇的新弯折，下章将提到他的解释和由他之中产生的一崭新的宇宙学，正向我们揭露那些太空中隐藏的路径，有一天能使太空船从地球航到另一星系中可居住的星球上，所需的时间和现在乘飞机从纽约到东京一样的短。