爱因斯坦26岁时，就发现了关系式E=mc^2，这种计算以相对论原理正确无误为基础。光速的平方是一个巨大的数字，所以少量物质就能释放出巨大能量。在某种意义上，物质可以看作一种几乎用之不竭的能量储存室，即物质是一种浓缩的能量。从那时起，物质和能量的概念就被当作为一个整体——质能。
我一生中最得意的思想
仅仅是狭义相对论原理，就已确保了他在物理学巨人中的地位。然而，爱因斯坦还不满足，他通过引入两个新概念时空和质能，运用第四维来统一自然定律。虽然他揭开了自然界中最深层的秘密，但他意识到在他的理论中仍有几处漏洞。这两个新概念之间的关系是什么？更具体地说，在狭义相对论中未予考虑的加速运动的情况又会怎样呢？在引力场中又如何呢？
普朗克告诫年轻的爱因斯坦，引力的问题太难了，
作为一个老朋友我劝你别碰它（引力），因为首先你不会成功，即使你成功了，也没人相信你。
然而，爱因斯坦决然去揭开引力的秘密。爱因斯坦曾回忆道，
我正坐在伯尔尼专利局的办公椅上时，一个思想突然出现在我脑海中。这个思想就是，如果一个人自由下落，那么他将不会感觉到自己的重量。这个简单的思想给了我很深的印象。它激励着我朝引力理论去发展。
爱因斯坦称它为“我一生中最得意的思想”。
爱因斯坦抓住了引力的基本实质 加速参照系中的自然定律等效于引力场中的自然定律。这个简单的陈述称为等效原理，它对平常人而言不会得到更多的东西，但是一旦到了爱因斯坦手中，它就变成某种宇宙理论的基础。
爱因斯坦知道物理学有一条基本原理，即光束将在两点之间走所需时间最少的路径（这就是所谓的费马最短时间原理）。通常，两点之间所花时间最少的光路是直线，因此光束是直的。（即使当光弯折进入玻璃之中，它仍然遵守最短时间原理。这是因为光在玻璃中速度变慢了，现在光通过空气和玻璃的结合体所花时间最短的路径是折线）。
然而，如果光在两点之间走所花时间最短的路径，而且光束在引力的影响下弯曲，那么两点之间最短的距离就是一条曲线。爱因斯坦被这个结论震惊了 如果光能被观察到以曲线传播，那么这就意味着空间本身是弯曲的。
空间弯曲
爱因斯坦思想的核心，是“力”能用纯几何学来解释。爱因斯坦独立发现了黎曼原先的思想，即用纯粹几何的方式解释“力”的概念。黎曼用生活在褶皱纸张上的二维人作为类比。对于我们而言，在褶皱表面移动的二维人显然不可能走一条直线。无论他们走哪条路，他们都将受到一个"力"，这个力或左或右地作用着他们。对于黎曼而言，空间的弯曲造成了力的出现。因此，力并不真正存在。
然而，黎曼方案的问题在于，他没有关于引力或电磁力如何引起空间弯曲的具体想法。他的方案是纯数学的，没有如何实现空间弯曲的具体精确的物理描述。在黎曼失败的地方，爱因斯坦成功了。
爱因斯坦注意到，太阳的存在使光发生弯曲。所以，这个简单的物理绘景给出了一种用实验来检验理论的方法。首先，我们在夜间测量恒星的位置，此时没有太阳影响。然后在日食期间，再次测量这些恒星的位置，此时是有太阳影响的（但阳光的强度不足以压倒星光）。根据爱因斯坦原理，当太阳出现时恒星的表观相对位置应该改变，因为太阳的引力场将使那些星光到达地球时的路径发生弯曲。通过比较夜间和日食时的恒星照片，人们应该能检验这一理论。
然而，爱因斯坦还是缺了一块拼图板 他发现了正确的物理原理，但是他缺乏严格而强有力的数学表述来表达这个原理，他的引力场缺乏法拉第场的形式。鲜明对比的是，黎曼有了数学方法，但没有指导性的物理原理。
