Pretpostavimo da letite u avionu koji se giba brzinom od 800 km/h, a ususret vam dolazi drugi avion koji se giba istom brzi-nom. Koliko vremena će vam trebati da se približite jedan drugome? Drugim riječima : kolika je vaša relativna brzina ? Dovoljno je da zbrojimo brzine i dobit ćemo rezultat od 1.600 km/h. A sad pretpostavimo da se nalazite u svemirskom brodu koji se s 0,75 brzine svjetlosti približava nekoj zvijezdi. Kojom brzinom stiže do vas svjetlost zvijezde? Na prvi pogled bi se navela brzina dobivena zbrajanjem brzine svjetlosti i brzine broda, a to je 1,75 brzine svjetlosti. U stvarnosti je pak ta brzina opet samo brzina svjetlosti, to jest 300.000 km/s.

Taj naizgled paradoksalni rezultat objašnjava Einsteinova specijalna teorija relativnosti iz 1905. god. Ona kazuje da je brzina svjetlosti konstantna, neovisno o brzini izvora svjetlosti, odnosno brzini kojom mu se približavamo. Kazaljke na satovima se sporije pomiču. No, s povećanjem brzine se ne usporavaju samo satovi, već i vrijeme stvarno sporije prolazi. Kad bi se svemirski brod gibao dovoljno velikom brzinom, moglo bi se dogoditi da na Zemlji prođe nekoliko godina, dok bi put u svemirskom brodu trajao tek nekoliko mjeseci. Tako bi teoretski bilo moguće da roditelji postanu mlađi od vlastite djece. U specijalnoj teoriji relativnosti Einstein govori o svom poimanju prostora i vremena te uz tri poznate prostorne dimenzije uvodi novu vremensku dimenziju pa sve zajedno naziva »prostor-vrijeme«. Ta nova četverodimenzionalnost igra važnu ulogu u njegovoj teoriji gravitacije.

Einstein je 1915. god. objavio opću teoriju relativnosti, u kojoj se gravitacija ne definira kao privlačna sila između dvaju tijela, već kao sastavni dio prostora i vremena. Zamislimo elastičnu gumenu površinu razapetu preko drvenog okvira. Na njoj leže lopte različite veličine i težine. Svaka će utonuti u strunjaču ovisno o svojoj veličini i težini. Ako strunjačom zakotrljamo manju loptu, nju će privući jedna od težih lopti, u čije će se udubljenje ukotrljati. To je princip teorije relativnosti: Materija zakrivljuje prostor-vrijeme, koje sa svoje strane isto tako utječe na ponašanje materije. Prostor-vrijeme je u principu ravno, no u blizini većih masa se zakrivljuje i ne utječe tako samo na gibanje manjih masa, već i na vrijeme.

Opća teorija relativnosti kazuje da povećanjem gravitacije i vrijeme sporije prolazi. Znanstvenici su 1960. god. izradili jedan vrlo točan sat koji je potvrdio Einsteinovu teoriju. Ako uzmemo dva identična sata, uskladimo njihove kazaljke i jedan stavimo u prizemlje, a drugi na najviši kat nebodera, opazit ćemo da se kazaljke sata na najvišem katu sporije pomiču, jer je njegovo prostorno-vremensko područje jače zakrivljeno zbog gravitacije. Zamislimo da smo na onu gumenu plohu stavili malenu, ali vrlo tešku kuglicu, tako da se guma može uleknuti do krajnjih granica, ali da se pritom ne razdere. To je sva tajna crne rupe.