從實質上來講,他做出了一個類似于從靜止圖像轉換到視頻錄像的飛躍。我們知道視頻或電影的制作,是通過一系列靜止圖像的快速閃現(xiàn)而形成的。一段高質量的錄像要求所有的圖像都非常緊密地連在一起,而兩幅相鄰的圖像間只有最微小的差異,以便場景在鏡頭間流暢地轉換。愛因斯坦的處理方式與此非常相似。當物體在宇宙中運動時(用最一般的方式:加速、減速、旋轉),他意識到可以將運動過程分成很多小段,并將整個行程以一張接一張的快照形式記錄下來。每張快照都代表了一個空間和時間的碎片,其中的物體都在以一定速度相對于我們運動。對不同的碎片而言,這個速度是不同的。因此,盡管每一幀——即每個小碎片——都是一個近似平坦的空間,以便我們應用狹義相對論所給出的方程;但每個碎片都需要我們在方程中使用不同的速度。因此,大量平坦的空間碎片,將通過相鄰碎片間稍稍傾斜的排列方式覆蓋整個空間。這正如我們想用平整的瓦片覆蓋一個彎曲的屋頂時,就需要使瓦片之間以一定角度傾斜排列。

綜上所述,當一個物體在充滿或大或小的物質和能量團塊的宇宙中運動時,可以被看成是在微小(幾乎是無限小)且連續(xù)的平坦空間的碎片中運動,而相鄰的碎片間只會有少許的不同。在質量較大的物體附近,由于強大的引力會使時空的彎曲更加尖銳,因此為了順利追蹤這個區(qū)域的時空形狀,我們需要將它分割成更多微小的碎片。相反,在宇宙空洞的區(qū)間內,時空基本上是平的,因此幾大塊碎片就可以解決問題。這樣,當我們將這些平坦的碎片匯集在一起后,時空的形狀將呈現(xiàn)出令人驚奇的彎曲和翹曲。

運動的坐標

對于廣義相對論,愛因斯坦還有更多的工作要做,特別是對該理論動力學版本的發(fā)展——這樣才能讓彎曲的時空動起來。當物體在宇宙中運動或者以新的方式聚集在一起時,宇宙的質量分布也會隨之改變。恒星和行星在進行周期性運動;而當星系周圍的小鄰居被吸收后,星系的大小和質量也會出現(xiàn)增長。愛因斯坦在一些朋友——特別是馬塞爾·格羅斯曼——的幫助下,開始著手構造一個能動態(tài)反映物質不規(guī)則狀態(tài)的時空數(shù)學模型。最終所得的結果,使他得以解釋一個行星的詭異軌道,做出光線彎曲的新預言,并為我們提供了一個對宇宙全新的描述。