广义相对论是爱因斯坦在1913年提出的一种引力场的相对论理论，与牛顿的引力论完全不同。它认为引力是由于物体周围的时空弯曲造成的，物体在弯曲的时空中沿短程线自由运动，因此广义相对论也被称为时空几何动力学。如何理解广义相对论中的时空弯曲？我们可以用一个模型式的比拟来说明。假设有两个质量很大的钢球，根据牛顿的观点，它们因万有引力相互吸引，将彼此接近。而爱因斯坦的广义相对论认为，这两个钢球之间不存在引力。它们之所以接近，是因为没有钢球时，周围的时空犹如一张拉平的网，现在两个钢球把这张时空网压弯了，于是它们就沿着弯曲的网滚到一起来了。这相当于因时空弯曲物体沿短程线的运动。因此，广义相对论是一种不存在“引力”的引力理论。广义相对论建立在等效原理和广义协变原理这两个基本假设之上。等效原理是从物体的惯性质量和引力质量相等这个基本事实出发，认为引力与加速系中的惯性力等效，两者原则上是无法区分的；广义协变原理则是等效原理的一种数学表示，即反映物理规律的一切微分方程应当在所有参考系中保持形式不变，也就是说一切参考系是平等的，从而打破了狭义相对论中惯性系的特殊地位。在广义相对论中，物质产生引力场的规律由爱因斯坦场方程表示，它所反映的引力作用是动态的，以光速传递。因此，广义相对论是比牛顿引力论更一般的理论，牛顿引力论只是广义相对论的弱场近似。所谓弱场是指物体在引力场中的引力能远小于固有能，此时才显示出两者的差别，必须应用广义相对论才能正确处理引力问题。广义相对论在1915年建立后，爱因斯坦提出了三个检验其正确性的实验验证，即光线在太阳附近的偏折、水星近日点的进动以及光谱线在引力场中的频移。这些不久即为当时的实验观测所证实。之后，雷达回波时间延迟实验在更高精度上也证实了广义相对论。60年代天文学上的一系列新发现，如3K微波背景辐射、脉冲星、类星体和X射电源等新的天体物理观测，都支持了广义相对论。应用广义相对论来研究天体物理和宇宙学，已成为物理学中的一个热门前沿。爱因斯坦一直把广义相对论视为自己一生中最重要的科学成果，他曾经说过：“要是我没有发现狭义相对论，也会有别人发现的，问题已经成熟。但是我认为，广义相对论不一样。”确实，广义相对论包含了更加深刻的思想，它至今仍是一个最美好的引力理论。没有大胆的革新精神和不屈不挠的毅力，没有敏锐的理论直觉能力和坚实的数学基础，是不可能建立起广义相对论的。伟大的科学家汤姆逊曾经把广义相对论称为人类历史上最伟大的成就之一。