Через 10 лет после публикации первой работы по специальной теории относительности Эйнштейн занялся проблемами гравитации и создал так называемую общую теорию относительности, ставшую его вторым главным научным открытием. Именно она позволила Эйнштейну предсказать величину отклонения света удаленных звезд в гравитационном поле Солнца, поразившую британских астрономов, наблюдавших затмение 1919 года. Это предсказание и сделало его мировой знаменитостью, хотя в действительности всё гораздо более сложно (Эйнштейн предсказывал, что гравитационное поле Солнца будет искривлять пространство-время, а свет от звезд должен был лишь двигаться по искривленным траекториям.)
Новая теория и ее наглядное астрономическое подтверждение знаменовали собой революционные изменения в научном описании и понимании мира вообще (начиная с нашей маленькой, уютной Солнечной системы и кончая далекими галактиками). Древние греки когда-то полагали, что Солнце, планеты и звезды закреплены на огромных прозрачных сферах, вращающихся вокруг Земли. Позднее, благодаря Галилею и Копернику, мы поняли, что Земля и остальные планеты вращаются вокруг Солнца, а в начале XX века Хаббл доказал, что даже гигантские звездные системы вращаются и убегают друг от друга в просторы космоса с огромной скоростью. Все эти системы объединяло одно – в них предполагалось, что эти немыслимо сложные движения обусловлены какими-то силами (которые мы пока просто не понимаем), связанными с взаимодействием между объектами.
Между тем, уравнения и мысленные эксперименты Эйнштейна принципиально изменяли сам подход к проблеме. Гравитация переставала быть просто силой, удерживающей Землю на орбите (подобно тому, как мы держим на поводке собаку), а превращалась в нечто совершенно иное. Масса Солнца создавала не просто гравитационные силы, а непосредственно линии и поверхности того, что можно назвать геометрией или «тканью» пространства-времени, а небольшие объекты (вроде Земли) двигались по этим искривленным линиям и поверхностям, подобно мальчишкам, катающимся на роликовых досках-скейтбордах.
Читатель наверняка уже заметил, что любая попытка разъяснить или проиллюстрировать идеи Эйнштейна скорее порождает новые вопросы и сомнения, чем разрешает старые, однако именно это, совершенно неожиданное и необычное представление об искривлении линий в едином пространстве-времени, создаваемом гравитационными массами, позволило ученым более точно описать окружающий нас мир. Сам Эйнштейн объяснял необходимость развития общей теории относительности желанием преодолеть очевидную ограниченность описанной выше специальной теории относительности. Вспомним, что еще с первой работы 1905 г. в исходной теории рассматривалось движение различных объектов (совершенно неважно, идет речь о движении поездов, космических кораблей, пароходов или лифтов) лишь с постоянной скоростью относительно других, считающихся неподвижными, систем отсчета. Естественно, что Эйнштейн пытался (хотя бы только мысленно) рассмотреть гораздо более сложную ситуацию, в которой сами системы отсчета движутся с ускорением.
Давайте еще раз, вслед за Эйнштейном, пофантазируем на тему галактических сражений и представим себе, что наш космический корабль резко ускоряется, пытаясь просто побыстрее ускользнуть от противника в глубинах Млечного Пути. Мы не можем определить скорость движения, но в какой-то момент видим, как лазерный луч противника пробивает обшивку корабля и создает выходное отверстие на противоположной стенке (эксперимент мысленный, так что не стоит беспокоиться о последствиях и ранениях). Эйнштейн логически пришел к выводу, что в ускоряющемся корабле мы с удивлением должны заметить «кривизну» траектории лазерного выстрела, хотя свет всегда должен двигаться по прямой линии. Изгиб траектории соответствует изменению пространства под воздействием того, что мы на своем обычном языке (исходя из законов Ньютона) называем гравитацией. Иными словами, Эйнштейн вдруг пришел к выводу, что искривление пространства, обусловленное ускорением, эквивалентно искривлению, связанному с гравитацией, т. е. гравитация и ускорение системы отсчета представляют собой одно и то же физическое явление. Именно это он назвал позднее «счастливейшей мыслью всей моей жизни».Эйнштейн пришел к этому выводу после многих лет напряженной работы и кропотливых расчетов, но очень многие физики не смогли понять и признать это великое открытие из-за сложности используемого математического аппарата, а также из-за того, что предлагаемая теория вела, по их мнению, к слишком революционной ломке основных понятий классической физики. Картина непрерывно меняющегося, искривляющегося или деформируемого пространства-времени противоречила «здравому смыслу» не только обывателей, но и самих физиков-теоретиков.