1907年底，《德國放射學和電子學年鑒》的編輯邀請瑞士專利局的一位"二級技術專家"撰寫《相對論年度評論》。
當時28歲的阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein）剛剛從"三級技術專家"升為"二等"，随着工資的相應上漲，他的個人生活略有改善。但他顯然對撰寫這篇評論比對他在專利局的工作更感興趣。
愛因斯坦，在瑞士專利局工作。
狹義相對論已經發表兩年多了，并逐漸被實體學界所接受。但愛因斯坦總是癡迷于他自己理論的"狹義"。究其原因，是她有兩個明顯的缺陷。一是它不能與牛頓的萬有引力相調和：後者的瞬态"超視界作用"特性不能超過光速，違反相對論;二是該理論隻适用于恒速運動的"慣性參考系"，不能應用于加速系統。
當愛因斯坦坐在專利局裡努力弄清楚如何總結這兩個缺點時，他的腦海中突然出現了一個思想的火花：如果一個人自由地落在空中，他就不會感覺到重力 - 他處于失重狀态。這不僅僅是這個人自己的感覺：如果他在秋天放開手中的蘋果，他不會看到它掉到地上，正如牛頓所說，而是會"靜止"在他的手中。（當然，在旁觀者眼中，蘋果正和這個人一起倒在地上。）
愛因斯坦後來表示，這是他一生中"最快樂的想法"，并推導出了他著名的"電梯假說實驗"：一個人在封閉的電梯裡無法知道他的"失重"是由于撞車造成的，還是電梯實際上漂浮在沒有重力的空間中。相反，如果這個人感覺到重力，他不可能知道這是因為電梯在地球表面，還是在沒有重力的情況下在太空中加速。
是以，重力和加速度沒有什麼不同，但焦點是不同的。是以，狹義相對論的兩個缺陷實際上是相同的，可以同時解決。在狹義的相對論中，時間、距離等概念不再是絕對的，而是與參照系"相對"的。在廣義相對論中，引力或引力不再是絕對的，而是相對于參考系是否加速而存在的。
就這樣，他寫了一篇對年鑒狹義相對論的回顧，接着又寫了一節，成為通向廣義相對論的第一個路标。
自從我轉過目頭以來已經很多年了。愛因斯坦早已離開專利局，成為一名正式且越來越著名的實體學家。他也漸漸對如何推廣相對論有了清晰的認識：蘋果落地、月球繞地球轉等引力現象，其實是因為地球的品質彎曲了它附近的空間，蘋果和月亮隻在彎曲的空間中做慣性運動。此外，不僅蘋果和衛星等"物體"，甚至沒有品質的光也會随着空間接近品質而彎曲。
但直到1915年，他在尋求完整理論的過程中已經輸掉了許多戰鬥，他沒有意義。那年夏天，愛因斯坦去了哥廷根大學做客座講座，并與那裡的數學大師大衛·希爾伯特（David Hilbert）進行了互動。兩人都直覺到廣義相對論的數學形式幾乎觸手可及，正在等待最後的突破。
回到柏林後，愛因斯坦進入了近乎瘋狂的狀态。第一次世界大戰開始了，德國實施了戰時法規和有限的必需品供應。這時，妻子帶着兩個兒子離家出走，留下他獨自一人在較高價的電梯大廈裡，吃不下好吃的飯菜。他們不斷在通信中為金錢和孩子而戰。但更讓他擔心的是與希爾伯特的不斷通信，希爾伯特可能先發制人地發現并發表了廣義相對論的場方程的通信變得越來越明顯。
為了不失去優先權，愛因斯坦提前安排了11月在普魯士科學院舉行的每周一次的學術講座，以"首先"釋出他的最新進展。在11月4日的第一場講座開始時，他仍然對系列的方向感到困惑。
講座之外，愛因斯坦花了一整天的時間給妻子、希爾伯特等同僚朋友寫信，埋頭在計算中，一次又一次地發現和糾正自己演繹中的錯誤。最後，在11月中旬，當他試圖使用正在建構的新公式來推斷水星軌道最近的點對點運動時，他得到了一個與牛頓力學不同的值，幾乎是實際觀測的理想值。
這是他的新理論的第一次成功，解決了困擾天文學家和實體學家數十年的問題。還沒那麼年輕的愛因斯坦，突然又興奮又心煩意亂，連三天都無法冷靜下來。
11月25日，愛因斯坦在普魯士科學院發表了他系列講座的最後一次演講。黑闆上剩下的是一個非常簡單的方程，它将慣性參考系統和加速運動的廣義相對論方程結合在一起。
希爾伯特還在G？ttingen舉辦了自己的系列講座，并于20日釋出了他發現的場方程，比愛因斯坦早五天。但他并沒有試圖争取發明權。他說，G？ttingen的每個人都比愛因斯坦更了解四維時空的數學，但隻有愛因斯坦了解它背後的實體學。
愛因斯坦的廣義相對論方程是一個看似簡單的方程：左邊是描述四維時空"形狀"的張力，右邊是能量（和品質）和動量在時空中的分布。中間的等号連接配接了以前不相關的兩個元素。等式中沒有"力"，但它描述了水星圍繞太陽的旋轉：因為太陽的品質導緻它附近的空間彎曲，水星在這個彎曲的空間中自然地繞着太陽轉 - 并且比牛頓力學更準确。
荷蘭Burerhaave科學博物館東牆上的一幅紀念廣義相對論的壁畫。上圖是太陽引力引起的彎曲光。以下是相對論方程的廣義理論，其中第三個是愛因斯坦對宇宙常數的巧妙介紹（"鼻涕蟲"是宇宙常數）。
後來，美國實體學家約翰·惠勒（John Wheeler）簡明扼要地總結了廣義相對論方程的真正含義："時空告訴物體如何移動，物體告訴物體如何彎曲。"（"時空告訴物質如何移動;物質告訴時空如何彎曲。兩者相輔相成，是一體的。
在廣義相對論發表後，水星的軌道進展不僅令人信服，而且還使愛因斯坦在科學史上的地位成為一種轟動，因為英國天文學家亞瑟·愛丁頓（Arthur Eddington）在1919年日全食期間的觀測證明了太陽引起的光彎曲。
愛因斯坦"，一個不守規矩的人，十年前進入了另一個創造性的高峰，當時他發表了一系列關于光電效應、布朗運動、狹義相對論和品質能量當量的裡程碑式的論文。他的願景超越了太陽系，進入了更廣闊的宇宙："物體告訴如何在時空中彎曲"，整個宇宙的形狀可以通過了解宇宙中行星的品質分布直接推斷出來。
在20世紀初，人類對宇宙的模式隻有非常簡單的直覺了解。我們生活在一個有恒星的太陽系中：太陽。以不同的距離繞太陽運作包括水星，地球的八顆行星（有争議的第九顆行星冥王星，當時尚未被發現），其中大多數都有不同數量的衛星。
在太陽系之外，我們可以看到天空中到處都是星星。雖然它們看起來空間很大，但它們的平衡性不是很好：大多數恒星似乎都集中在一個相對狹窄的帶子上，就像天空中的一條河。這在中國被稱為銀河系，在西方被稱為銀河系。河外的星星分布明顯稀疏，有些地方甚至很暗，似乎沒有星星。
有這麼多的恒星，天文學家對它們的距離或品質幾乎沒有猜測，他們對它們一無所知。
但愛因斯坦與這些細節無關。
一個廣為流傳的笑話是，一位牧場主正在咨詢牛奶生産方面的專家。經過仔細的調查和研究，一位理論實體學家提出了一個解決方案。"首先，我們必須假設奶牛是一個标準的球......"他自信地對牧場主說。
高度簡化和抽象到看似無意義的簡單模型是理論實體學家在面對未知或不可能掌握的複雜問題時的主人。這些研究的結果可能不會直接應用，但它們可能有助于人們了解定性特征。
愛因斯坦心目中的宇宙——或者更确切地說，在計算紙上——就是這樣一頭"球形牛"：假設宇宙中的品質是完全理想化的，均勻分布的，沒有更多，沒有更少。讓我們來看看新釋出的廣義相對論場方程會給宇宙帶來什麼樣的形狀。
這個假設雖然聽起來很奇怪，但實際上并沒有那麼離譜。太陽系在結構上看起來很複雜，但其所有品質在這一點上幾乎99.9%集中在太陽中。與太陽相比，其他行星和衛星的品質完全可以忽略不計，這意味着它們不存在。在太陽系之外，愛因斯坦覺得宇宙可能比我們用肉眼看到的要大得多。在如此大的尺度上，也許銀河系中靠近我們的恒星的濃度似乎也微不足道，遙遠恒星品質的分布仍然幾乎是均勻的。
當然，更重要的是，隻有這樣一個極其簡化的模型才能從廣義相對論的數學上複雜的場方程中找到解決方案。即便如此，愛因斯坦還是花了一年時間。因為他遇到了一個相當奇怪的問題。
假設宇宙的品質均勻分布後，整個宇宙的形狀由一個變量決定：密度。愛因斯坦發現他的宇宙不是無限大的，而是由密度決定的大小。但與此同時，由于空間和時間在廣義相對論方程中的四維時空緊密相連，宇宙的大小不是恒定的，而是随着時間的推移而演變，或者變小（坍縮），或者變大（膨脹）。無論他折騰多少，他都找不到一個不随時間變化的靜止宇宙。
他沒有過多地思考這背後的含義，而是認為這樣的解決方案是荒謬的，與實體現實不一緻。他發明的廣義相對論顯然是不完整的，省略了穩定宇宙的實體性質。
經過反複嘗試，愛因斯坦終于發現了這個缺陷：如果他在場方程的左側再加一個項目，他可以想出一個靜止的宇宙解。
這個新添加的術語也是一個張量，用于描述時空的形狀，但以新的常數作為系數。愛因斯坦稱之為"宇宙學常數"。因為這種新添加隻有在研究像宇宙這樣大尺度時才有效。在像太陽系這樣的"小"尺度上，這個術語可以忽略不計，因為宇宙學常數的值太小了。這樣，他之前對水星軌道進動的計算，由于太陽品質的曲率等引起的光不受影響。
愛因斯坦的宇宙學論文，發表于1917年。
1917年2月，他在普魯士科學院宣講這項新工作，并在《廣義相對論中的宇宙學考慮》雜志上發表了一篇10頁的論文，正式發表了他的宇宙模型。
愛因斯坦的困難并不是廣義相對論帶來的新問題。早在牛頓發現引力時，他就面臨着同樣的問題：既然所有的品質都被彼此吸引，那麼它們必須逐漸接近，并最終全部"坍縮"到一定程度。是以，宇宙不可能是穩定的。牛頓沒有一個好主意。他一廂情願地争辯說，如果宇宙無限大，那麼中心就沒有一個點，它就不會坍縮到任何一個點。或者，在無限的宇宙中，每個品質同時受到來自各個方向的吸引，互相抵消，是以沒有實際效用。
這兩個論點都成立，因為它們描述了實際上不可能存在的不穩定系統。一些實體學家一直在試圖建構不同的模型來試圖解決或繞過這個問題，但他們還沒有明白這一點。事實上，愛因斯坦的論文也從讨論牛頓力學這個老問題開始，指出如果一個項被人為地引入牛頓的引力場方程，這種困難至少在數學上可以避免，但沒有實體理由這樣做。
他提出這種可能性，以便為在廣義相對論的場方程中引入幾乎相同的"宇宙常數"術語鋪平道路。但即便如此，他也找不到理由将這一附加項目強加于相對論中。
愛因斯坦本人也感到沮喪。宇宙常數項的引入完全是人為的，破壞了場方程的原始自然美。他隻能争辯說，這真的是描述我們生活的宇宙的最後手段。幸運的是，該項目本身不會破壞方程的原始對稱性，至少在數學上是允許的。
當愛因斯坦的宇宙模型發表時，隻有實體學家才會想知道的不是宇宙常數，而是他所描述的宇宙的形狀：一個一定大小的球，其半徑由宇宙中的品質密度決定。但她不是我們在日常生活中熟悉的球。愛因斯坦雖然宇宙的大小是有限的，但是沒有邊界。
宇宙中的品質"告訴"空間需要彎曲。由于品質均勻分布，宇宙的所有部分都具有相同的彎曲程度。就像一張彎曲并連接配接成環的紙一樣，宇宙彎曲成一個标準的球 - 就像理論實體學家心目中的牛一樣。
"如果我們能在天空的一個方向上擊中一束能量（那個時代沒有雷射概念），光束将在幾億年後傳回地球，就像費迪南德·麥哲倫的艦隊完成了環球航行并傳回出發港一樣，"他說。
麥哲倫的艦隊隻能在地球表面航行，繞地球三周，這表明地球表面是一個大小有限且沒有邊界的世界。這是三維地球在這個二維世界中在其表面的投影。
愛因斯坦解釋說，我們生活的宇宙球體實際上是人類可以感覺的三維空間中四維空間形狀的投影。生活在三維空間中的人類無法看到四維宇宙的真實形狀，隻能感覺到這樣一種有限的、無窮無盡的球形投影。
這種奇怪的形象不僅讓普通人感到困惑。甚至實體學家和天文學家也會相信這一點，稱她為"愛因斯坦的宇宙"。
但愛因斯坦是第一個根據實體學原理對整個宇宙進行模組化的人，經過數千年的人類仰望恒星，并發出了無數關于恒星的猜測和感受。是以，他的論文标志着現代宇宙學的誕生。
它隻是，有多大，是否有限，是否有界，是否靜止或發展，甚至......真的隻有一個宇宙嗎？在愛因斯坦的時代，這些問題不僅沒有得到解答，甚至不确定。愛因斯坦的"牛"宇宙和他與生俱來的"宇宙常數"隻是一個起點，為後代看待宇宙指明了一條道路。
為了深入地球，我們需要真正了解我們生活的宇宙。
資訊：程偉的科學部落格，全球科學等
編輯：徐世恒