这里要解释一下什么是“短程线”？两点之间可以做无数条连线，最短的那条线就是短程线。
平面几何里就有这条最基本的概念：“两点之间直线最短”。这里为什么不直接把短程线叫做直线呢？不行，因为它只是平面几何的概念，在相对论里讨论的是空间曲面，而在球面上，最短连线就不再是直线，而是大圆弧了。在广义相对论中，引力场方程的基本思想就来自第一点，运动方程的基本思想就来自第二点。1939年，爱因斯坦又直接从引力场方程推出了运动方程，这样，第二点就不再必要了。
在平面上，任何一个方向的运动都可以分解为平直两个垂直方向的运动，因此它是一个二度空间。球面也是一个二度空间，它是弯曲的二度空间。我们生活的世界是一个三度空间，所以我们能够从外部观察到二度的平直空间是如何弯曲成二度的弯曲空间的；能够观察到平面上的短程线——直线是如何弯曲成球面上的短程线螺线的。但是，生活在三度空间里的我们，就难以直观地想像出三度空间的弯曲，也难以直观地想像出弯曲的三度空间里，两点之间有一条最短的曲线短程线。如果三度空间再加上一维时间，构成四度空时，对于四度空时的弯曲，我们当然就更难直观地想像出来。但是我们可以通过物理测量来测定三度空间和四度空时究竟是不是弯曲的？弯曲到什么程度？也可以用数学的方法来描述弯曲的三度空间和弯曲的四度空时，就像可以用数学方法来描述弯曲的二度空间——曲面一样。有了一些对于空时的弯曲和短程线的概念之后，就可以来进一步了解爱因斯坦对于惯性实验室等三个实验室里小球的运动所做的统一解释了。在惯性实验室中，空间时间是平直的，所以小球做匀速直线运动；在加速实验室和引力实验室中，空间时间发生了弯曲，所以小球做抛体运动。匀速直线运动在平直四度空时中的轨迹是短程线；抛体运动在弯曲四度空时中的轨迹也是短程线。这样，在三个实验中，小球都没有受到外力的作用，都服从惯性定律做惯性运动。三个实验室完全平等了，引力消失了，物理定律在三个实验室中具备了相同的形式，所不同的只是空间时间的结构。空间时间结构的变化，在加速实验室中是运动引起的，在引力实验室中却是物质引起的。空间、时间、物质、运动都统一起来了。
引力理论中根本没有引力这个东西，引力场不过是空时的弯曲！这个观点，对于长期生活在牛顿经典力学影响下的人们来说，确实有些难以接受。
以地球围绕着太阳转动为例，在牛顿看来，这是由于太阳对于地球的引力造成的；在爱因斯坦看来，引力这种神秘的东西是根本不存在的，地球绕太阳转动，是因为太阳巨大的质量，使太阳周围的空时发生了弯曲。弯曲的四度空时中只有曲线，没有直线，地球不可能沿着四度空时的直线做匀速直线运动，它只能沿着最“直”（也就是最短）的一条曲线——短程线做转动。
空间时间的弯曲，实在是有点玄奥，岂止是一般的读者，就连一些大物理学家也被它搞糊涂了。
爱因斯坦把生活在三度空间的地球上的人带进了四度空时的浩渺无穷的宇宙。要三度空间的人去思考四度空时的问题需要极大极大的想像力。
对这个问题，爱因斯坦曾经打过一个比方：一只压扁了的生活在二度空间的一张纸上的臭虫，它面前的这张纸就是它的整个宇宙，只有平面，只有长度和宽度。如果有人对它讲讲三度空间里的事，什么立体，什么高度，它会觉得简直是天方夜谭。这也就是爱因斯坦另外一句名言的意思：一只在地球仪上爬行的甲虫，它不知道自己脚下的地面是弯曲的。如同这只甲虫一样，我们这些生活在三度空间的人，叫我们去想像四度空时里的事，也同样会感到很困难。这没有什么值得奇怪的。于是有人也许会问：既然四度空时的图像是三度空间的人很难想像的，而且几乎是无法验证的，那么我们又怎么能知道爱因斯坦想出的这些理论是不是正确呢？事情的确是这样，爱因斯坦的理论有些确实是无法去验证的。但是，根据他的理论推导出来的一些结论有时却是可以验证的。这同样也可以证明他的理论是正确的。
对于狭义相对论的验证，就够困难的了，广义相对论讨论的问题要深奥得多，验证起来当然也就更加困难。但是爱因斯坦还是为它找到了一个最有说服力的验证办法，用日全食时观测经过太阳旁边的星光是否真的会弯曲和它的弯曲度是多少，来验证广义相对论的光弯曲现象和宇宙弯曲理论。恒星光谱线的引力位移，是爱因斯坦在星光位于太阳附近会发生偏转的预言之外，做出的另一个可以验证广义相对论的科学预言。在高温下，每一种气态的化学元素都会辐射出几种一定频率的光线。通过对恒星发出的光线进行光谱分析，就可以知道恒星上有什么元素存在。
根据广义相对论，引力场会使时钟变慢，因此在原子中，电子的振荡频率变低，辐射出的光线的频率也随之变低。所以，引力场很强的恒星发出的光谱线，应该向低频端也就是红端移动。这个预言提出后，立即受到了天文学家的注意。果然，在1924年，第一次在观测中发现了引力红移现象。1959年在观测太阳的光谱中、1971年在观测一颗密度很大的白矮星的光谱中，又都进一步证明了引力红移。
广义相对论原理发表后，爱因斯坦又去研究更新更难的问题了，少年时代的独立沉思又一次出现。不过，现在爱因斯坦是面对浩瀚的星空发问：根据广义相对论，宇宙应该是什么样呢？爱因斯坦分析了无限宇宙模型，根据广义相对论时空弯曲的概念，提出了自己的宇宙模型。他的论文出现在1917年的《普鲁士科学院会议报告》上，论文的题目是《根据广义相对论对宇宙所做的考察》。
在这篇论文中，爱因斯坦提出了一个有限无边的静态宇宙模型。“宇宙有限”这几个字渐渐传到牧师、神父们的耳朵里。他们的耳朵竖起来了，而且竖得很长。“什么？宇宙有限？嗯——好极了！”他们满意地笑了。
罗马教廷的天主哲学家发表了长篇大论，对爱因斯坦大加恭维，仿佛有限宇宙之外就必有一个天堂，这样，他们的上帝就有适当的住处了。
对于这一类上帝的代言人，有什么好说的呢？他们曾经把布鲁诺活活烧死，把伽利略关进监狱，只是因为他们宣传科学的真理——哥白尼的日心地动说。而当哥白尼的学说经过艰苦斗争，获得胜利之后，这些神学家们又摇身一变，说什么哥白尼的学说并不和《圣经》矛盾，反而给上帝开天辟地、创造日月星辰提供了科学依据。对于宗教界这些荒谬的说法，爱因斯坦从来都抱着一种冷漠的态度。
遗憾的是，有些唯物主义阵营里的人，不断地攻击爱因斯坦的“唯心主义”，特别是在宇宙有限这个问题上。
但是说来也怪，他们提出的问题同神学家们同样浅薄：
“在有限宇宙之外是什么？”他们给出的答案也和神学家们一样武断：“上帝。”
这些唯物主义者给宇宙有限论贴上了一条标签——“唯心主义”。谁说宇宙有限，谁就犯下了唯心主义的弥天大罪。
也许他们太性急了，还没有弄懂爱因斯坦的宇宙有限论是什么意思，就根据现成的公式：“宇宙无限=唯物主义”，“宇宙有限=唯心主义”，赶紧提笔上阵，对宇宙有限论展开了批判。其实，他们都没有弄清什么叫宇宙有限。
爱因斯坦的宇宙模型有三个重要概念：
第一个概念是“静态”。他提出了一个所谓的“宇宙学原理”。这个原理是说，宇宙间的物质均匀分布，无论从宇宙的随便什么地方观看宇宙，所看到的宇宙图像是相同的，就像站在地面上观看球面，不论站在哪一点，看到的球面都是一样的。这不同于在月球上看地球，也不同于在地球上看月球的结果。宇宙学是从大处着眼，研究整个宇宙结构，它所使用的宇宙观尺度比太阳系大得多。小范围里的不均匀，并不妨碍大范围里的均匀。
譬如地球表面，有的地方是崇山峻岭，有的地方是旷野平川，各个地点的海拔高度是不均匀的。但是如果在人造地球卫星上远远地观看地球的整体结构，那么各地海拔高度的差异就微乎其微了，地球就是一个相当均匀的球，严格地说，应是椭圆球。爱因斯坦的静态宇宙模型进一步假定：宇宙空间中的物质不但是均匀分布的，而且还是静止不动的，读者可能又要反对说：“月亮绕着地球转动，地球绕着太阳转动，宇宙间的一切物质都在运动，怎么能说是静止的呢？”
这又是从太阳系的小范围来考虑了。用太阳系的小尺度衡量是运动的，用宇宙观的大尺度衡量就是静止的了。就像站在海边观看大海，以米作为衡量的尺度，那么海水是大浪滔滔，做着激烈的运动。但是如果在人造地球卫星上观看，以公里或更大的距离作为衡量的尺度，那么海水就是静止的了。总之，爱因斯坦认为，宇宙的总的图像就像从卫星上观看地球一样，大体上是均匀、静止不动的。你看，那些恒星不是像宝石一般镶嵌在深邃的夜空中，彼此之间的位置不是几乎从不变动吗？第二个概念是“有限”。
对这个概念的反对意见最为激烈：“难道说我们的宇宙四周围着巨墙，墙上写着一行巨字：‘嗨！宇宙有限，墙外天国，人类止步！’吗？”
对待这些意见，爱因斯坦的宇宙模型中还有第三个概念呢。这第三个概念就是“无边”。爱因斯坦的宇宙虽然有限，却又是无边的。圆圆浑浑，没有边界，所以也就没有什么边界内外之分。和无限宇宙一样，有限宇宙也是可以没有“内外”的。无限宇宙排除了天国和上帝之类的东西，有限宇宙也不给它们容身之地。爱因斯坦的静态、有限、无边的宇宙模型和牛顿式的无限宇宙模型一样，都是人类认识宇宙过程的重要里程碑。它们都是把一定数量的观测事实做了某种外推之后得到的。结论虽然可能有错误，研究的态度和方法却是科学的。事实上，爱因斯坦提出他的宇宙模型之后过了12年，天文学上有了一次重大的突破——美国天文学家哈勃发现，所有的星系，彼此之间的距离都在不断地增大。恒星不“恒”，我们看不到它们的分离运动，因为距离我们太远了。宇宙就像一个受热的肥皂泡，在不停地膨胀。星系就像肥皂泡上的各个点，它们彼此之间的距离也在不停地增大。
宇宙不是静止的，宇宙在膨胀！哈勃利用大口径望远镜得到这个重要发现后，爱因斯坦这位公认的最伟大的物理学家，非常坦然地承认自己的宇宙模型是错误的。
为什么不承认呢？难道最伟大的物理学家就不犯错误了吗？为了从广义相对论中解释出他的静态、有限、无边的宇宙模型，爱因斯坦甚至修改了自己心爱的引力场方程，在方程中增加了具有斥力性质的一项，叫做宇宙项。有人把引入宇宙项这件事，称为爱因斯坦平生的最大错误。
爱因斯坦犯了一个大错误，提出了一个错误的宇宙模型，后果却是诞生了一门新的科学——现代宇宙学。奇怪吗？不，历史上有不少这样的事情。哥白尼的日心地动说揭开了近代天文学的序幕，但是他的不朽巨著《天体运动论》中说行星绕着太阳做圆周运动是不对的，行星运动的轨迹应该是椭圆的。研究宇宙的整体结构，以前没有适当的理论指导，从爱因斯坦开始，才有了强有力的理论做指导，那就是广义相对论。随着观测手段的不断发展和完善，更促使现代宇宙学蓬勃发展起来。在爱因斯坦提出自己的宇宙模型之后，又有别的学者提出了其他的宇宙学理论：从宇宙膨胀论到宇宙大爆炸论，从等级式宇宙论到物质反物质宇宙论，名目繁多，立论各异，众说纷纭，争论激烈。一门科学产生出各种各样的假设和理论，引起了激烈的争论，不正说明它有光辉灿烂的发展前途吗？从遥远的文明开端算起，人类研究宇宙的渴望终在爱因斯坦这里找到了一个新的科学起点。
在20年代初，爱因斯坦已经享有任何一位学者都未曾获得过的盛誉。1919年日全食的观测结果证实了广义相对论之后，爱因斯坦的声誉空前增长。他的学生和助手英费尔德曾发表过一些有趣且有一定道理的看法：
“这件事是在第一次世界大战结束时发生的。人们厌恶战争、屠杀和国际阴谋。战壕、炸弹、屠杀留下了悲惨的余悸。谈论战争的书籍没有销路和读者，每一个人都在期待一个和平的时代并想把战争遗忘。而这种现象能把人类的幻想完全吸引住。人们的视线从布满坟墓的地面转移到满天星斗的天空。抽象的思想把人们从日常生活的不幸引向远方。日食的神秘和人类理性的力量、罗曼蒂克的场景、几分钟的黑暗，之后是弯曲光线的画面——这一切和痛苦难熬的现实是多么不同啊！”
爱因斯坦瞬间成为公众偶像的原因很多，但直接的原因是通过对日全食的观测，证实了光线在太阳引力场中发生弯曲。一直到1919年5月，两支英国远征队才获得第一批有用途的照片。而这一重要的观察成就很大程度上归功于爱丁顿。爱丁顿经过反复计算、核对，排除一切误差、干扰，最后他完全有把握了：日全食的观测，精确地证实了爱因斯坦的广义相对论。
1919年11月6日下午，皇家学会和皇家天文学会在伦敦举行联席会议，听取两个日食观测的正式报告。会议厅里济济一堂，英国科学界的泰斗们都在这里了，会场就像一幕古希腊的戏剧那样庄重。这些教授个个都压低了嗓门说话，仿佛连空气都感染了一种焦急的期待心情。观测的结果，虽然早就从各种渠道泄露出去，可是这件事实在太重大了，所以正式宣布的时刻，就具有了重大的历史意义。
皇家学会会长、电子的发现者汤姆逊教授在全场肃穆中起立致词。他的背后挂着一幅巨大的牛顿像，这位巨人曾经连续24年任皇家学会会长，现在正俯视着自己的后继者。
汤姆逊说：“爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就之一——也许是最伟大的成就……这不是发现一个孤岛，而是发现了新的科学思想的新大陆。”
接着，皇家天文官代逊代表两位观测队长宣读观测报告。他讲道，日食观测的数据和爱因斯坦预言的1′74″十分吻合；空间是弯曲的，爱因斯坦的新的引力理论是正确的；牛顿为我们勾画的宇宙图像应该改变了……
