Эйнштейн отбросил состояние абсолютного покоя объекта, существование эфира и универсальное время, которое течёт неизменно. Раньше полагали, что время полностью отделено от пространства и независимо от него. Большинство людей считали это само собой разумеющимся, но позднее пришлось пересмотреть взгляды. Привычные представления о пространстве и времени прекрасно работают, если речь идет о сравнительно медленных объектах, например яблоках или планетах. В то же время они оказываются совершенно неприменимыми к объектам, которые движутся со скоростью близкой к скорости света или равной ей.
Фундаментальный постулат эйнштейновской теории относительности - утверждение, что законы науки должны быть одинаковыми для любого свободно движущегося объекта независимо от его скорости. Очень важными следствиями этого стала связь между массой и энергией, а также закон, согласно которому ничто не может двигаться быстрее света. Если использовать энергию для ускорения некоего объекта, будь это элементарная частица или космический корабль, его масса станет возрастать, делая дальнейшее ускорение все более трудным. Разогнать частицу до скорости света будет невозможно, поскольку на это потребуется бесконечное количество энергии. Масса и энергия эквивалентны, что выражает знаменитая формула Эйнштейна Е = mc2.
Например, масса объекта, движущегося со скоростью в 10 % скорости света, больше обычной всего лишь на 0,5 %, в то время как при скорости в 90 % скорости света масса объекта оказывается более чем в два раза больше его нормальной массы. По мере приближения к скорости света масса объекта возрастает все быстрее, и поэтому для дополнительного ускорения требуется все больше энергии. Согласно теории относительности объект никогда не сможет достичь скорости света, потому что с приближением к ней его масса будет стремиться к бесконечности, и следовательно, согласно принципу эквивалентности массы и энергии для разгона до скорости света потребуется бесконечная энергия. Именно по этой причине любой объект обречен вечно двигаться медленнее, чем свет. Только свет или другие волны, не имеющие собственной массы, могут двигаться столь стремительно.
Другим следствием стало понимание того, что если ядро атома урана распадается на два ядра с немного меньшей суммарной массой, то при этом должно выделяться огромное количество энергии. Ядра состоят из протонов и нейтронов, которые удерживаются вместе сильным взаимодействием. Но масса ядра всегда меньше суммарной массы протонов и нейтронов, из которых оно состоит и разница служит мерой ядерной энергии связи, которая удерживает частицы в ядре. Именно выделение этой потенциальной энергии порождает разрушительную мощь ядерных зарядов.
По Эйнштейну масса и энергия должны изгибать пространство-время. Такие объекты, как планеты, стремятся к тому, чтобы двигаться сквозь пространство-время по прямым линиям, но их пути выглядят искривленными гравитационным полем, потому что искривлено само пространство-время.
Такая теория искривленного пространства-времени получила название общей теории относительности, чтобы отличать ее от первоначальной теории, которая не включала гравитацию и известна как специальная теория относительности. Она радикально изменила представление о происхождении и судьбе Вселенной. Если галактики сейчас разбегаются, то это означает, что в прошлом они должны были располагаться ближе. Около 15 миллиардов лет назад они буквально были сжаты в точку, плотность которой была очень высокой. Наблюдения космического микроволнового фона указывают на то, что плотность, вероятно, достигала значения близкого к бесконечности.
Согласно общей теории относительности пространство и время являются динамическими величинами: движение тела или действие силы влияют на кривизну пространства-времени, а структура пространства-времени в свою очередь влияет на движение тел и действие сил. Пространство и время не только влияют на всё происходящее во Вселенной, но и сами подвержены влиянию происходящих во Вселенной событий. Нельзя говорить о событиях во Вселенной вне понятий пространства и времени, и точно так же в общей теории относительности не имеет смысла говорить о пространстве и времени вне Вселенной.
