第一次了解爱因斯坦的相对论，不能不为理论本身蕴含的想象力和美感折服。

（1）时空的断裂
爱因斯坦的相对论分为狭义相对论和广义相对论。狭义相对论有两个有关宇宙物理本性的基本假设，这两个基本假设，用最容易理解的语言来表述，可以表述为：（1）无论在相对运动或相对静止状态，物理运动都遵循相同的自然法则；（2）无论在相对运动或相对静止状态，光速都是一样的。

关于第一个假设，比如在以时速几百公里飞速行驶的火车上，一个人将水杯从行李包里取出来，当他要把杯子往坐位前的水果桌上搁的时候，他突然停下想：“我正坐在一辆飞速行驶的火车上，杯子能静止地放在桌子上吗？不会被火车带着也急速往前冲？”事实很少人会担心这个问题，只要火车以均匀的速度行驶，就像在火车静止时一样，杯子受到的地心引力是一样的。第二个假设也是如此，不管光源在行驶的火车上的还是在相对静止的房间里，光子在空气中穿行的速度都是一样的。

第一个假设很普通，一般人都知道，不需要天才，第二个假设以常识来看不合理，飞速行驶的火车头上的照明灯和静止时的火车头的照明灯的光子速度怎么会是一样呢？行驶时的火车头照明灯光子运行速度应该加上火车运行速度才对。

我们的常识没错，爱因斯坦的假设也是对的。为什么会这样？这关系到不同的时间和空间。相对运动状态的时间不同于相对静止状态的时间，相对运动状态的空间也不同于相对静止状态的空间，时空在不同参照之间断裂了。

空间的断裂效果被称为“长度缩短”。爱因斯坦的推论是，运动物体的长度比静止物体的长度短。比如一根长棍子，在运动状态中，它在运动方向上收缩了，即变短了，这不是视觉的幻觉，而是经过精确试验的结论。再比如我们的地球，它在绕轴心自转过程中，地球上旋转方向上的两点比地球静止时两点之间的距离缩短了。

时间的断裂效果被称为“时间膨胀”，与“长度收缩”类似，爱因斯坦的推论是，运动状态的时间比静止状态的时间慢。这个假设有一个双胞胎的比喻，比如有一对双胞胎叫亲亲和抱抱，亲亲登上了一艘飞行速度接近光速的宇宙飞船飞离地球，然后很快返回，如果以亲亲与抱抱的身体作为一块以年龄计算时间流逝的表，因为亲亲运动的速度很快，所以亲亲的表比抱抱的表要走得慢，这样，当亲亲返回地球的时候，她要比抱抱更年轻，而年轻多少取决于她以多快的速度走了多远。

被束缚在地球表面的人，觉察不到时空的断裂，原因在于地球表面的一切物体的运动速度相比于光速来说都太慢了，而物体运动只有接近于光速，时空的断裂效果才能明显到被人的感官直接觉察。

（2）时空的弯曲
在广义相对论中，爱因斯坦也有两个基本假设。一是物体的惯性质量等于引力质量；二是自然法则在任何时空都是相同的，这一假设可以算是对狭义相对论中的第一假设的扩大。

关于物体的质量，经典物理学有两种不同的表述，在日常生活中，放在天平上称量出来的物体质量被称为“引力质量”，因为之所以物体质量能被称量出来，是借了物体和地球之间的引力的方便；但如果把物体放在一个平面上，用手去推动，手会感觉到一股阻力在反抗物体向前运动，这股来源于物体的阻力被称为物体的“惯性质量”。

所有试验结果都表明，物体的“引力质量”和“惯性质量”是相等的。这个论据对爱因斯坦的进一步假设非常重要。比如在飞速行驶的火车上，水果桌上的杯子，正因为它的引力质量和惯性质量相等，两者相互抵消，杯子才不会随着火车行驶的惯性而往前飞。也就是说，飞速行驶的火车和静止的火车有同样均匀的引力场，而不管是相对运动还是相对静止，只要有均衡的引力场，那么一切自然法则都是相同的，这也就是爱因斯坦广义相对论的第二个假设，所有时空都遵循相同的自然法则，这个假设也被称为“广义相对论原理”。

引力场概念的引入非常具有想象力。经典力学认为，两个有质量的物体之间产生相互吸引和排斥，而爱因斯坦这样解释：两个有质量物体之间的引力和斥力之所以发生，是因为有质量的物体造成了原本均衡的场的凹陷，好比人坐在松软的棉被上，因为屁股在棉被上造成的凹陷，周围的物体都会以斜面路径的最短距离往那个凹陷处滚动。

星系即其中天体的运行也是这么形成的，大质量的星体造成场的巨大凹陷，迫使小质量的星体环绕它作圆周运动，才得以维持场的继续均衡。

不仅小质量的星体被大质量星体所牵引，甚至光线，在经过太阳时，都不再是直线照射，而是弯曲地穿过。