爱因斯坦将狭义相对论和等效原理结合，发展了全新的引力理论——广义相对论。用惠勒的话总结：“时空告诉物质如何移动；物质告诉时空如何弯曲。” 广义相对论为我们理解宇宙在大尺度范围如何工作提供了框架。
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宇宙学原理
在伽利略时代之前，哥白尼认为地球在宇宙中并不是一个特殊的地方。一个世纪之后，牛顿在他的《原理》一书中假设太阳系被嵌入在一个均匀的空间之中，，该空间在所有方向无限延伸。这些是宇宙学原理的起源。现代宇宙学原理认为，无论你朝宇宙中的任何地方或任何方向观测，宇宙看起来都是一样的，没有任何地方是特殊的。虽然在局部区域，我们会看到物质以太阳系、星系和星系团的形式存在，但在一个足够大的范围下，就会发现宇宙是均匀与各项同性的。在建立宇宙学模型的过程中，这一原理使所需要的数学大量的简化。但宇宙学原理的有效性受限于我们的视野。例如，2013年天文学家发现宇宙一个由星系组成的巨大超结构，延伸超过100亿光年，称为武仙-北冕座长城，使宇宙学原理受到挑战。
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标准宇宙学模型：
当爱因斯坦第一次利用广义相对论建立宇宙学模型时，他认为宇宙是静态的：即不膨胀也不收缩。但是，在1920年代，对遥远星系观测发现它们“红移”了，意味着遥远的星系在不断地远离我们。其他科学家运用广义相对论加上宇宙学原理，构建了一个膨胀中的宇宙。这些是现代标准宇宙学模型的开始。它描述了我们的宇宙起源于138亿年前，从一个炽热、致密以及无限小的一个点膨胀至今天我们观测到的宇宙。这个理论也包含了一些我们现在仍然难以解释的惊喜。
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