20世紀(jì)初,愛因斯坦創(chuàng)立了廣義相對論，描述了宇宙發(fā)展演變的歷史。在這一理論體系中，空間與時間融合成連續(xù)的統(tǒng)一體，而宇宙則可被描述為一個四維時空網(wǎng)格。
從這一觀點出發(fā)，宇宙膨脹并非是說宇宙在擴展自己的版圖，而是指時空網(wǎng)格本身在膨脹。在相對論問世之前，牛頓物理學(xué)（認(rèn)為天體遵循著牛頓定律運行的物理觀點）、空間和時間都是絕對的，在牛頓運動方程里,時間僅僅是一個參數(shù)而已。
同時，引力被看成為巨大天體之間的吸引力，而為什么會產(chǎn)生引力卻是一個謎。即使在許多實際情況中，廣義相對論的運動方程都能被簡化為牛頓運動方程，但兩者的物理概念卻是截然不同的。
在廣義相對論中，天體借助于引力賦予了時空網(wǎng)格一些獨特的性質(zhì)。引力使時空連續(xù)統(tǒng)一體彎曲，廣義相對論則將引力作用視為時空彎曲的表現(xiàn)形式。在引力的作用下，一些天體會從不太彎曲的時空“掉進”更為彎曲的時空。
根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論方程，包含有物質(zhì)的時空無法保持靜止?fàn)顟B(tài)，必須不斷膨脹或收縮；星系并非在真正意義上相互遠(yuǎn)離，而是因為它們身處某一固定的、不斷膨脹的時空網(wǎng)格中，才給人相互遠(yuǎn)離的假象。
打個比方，在一個氣球表面畫上一些小黑點，然后將氣球吹脹。小黑點（代表星系）之間的距離將會變大，如果你居住在其中一個小黑點上，你就會認(rèn)為其他的小黑點正在離你遠(yuǎn)去。實際上，相對于氣球表面上的兩個坐標(biāo)（緯度和經(jīng)度）而言，小黑點仍處在原來的位置上，并未移動，是氣球的不斷膨脹造成了這種錯覺。
這里所提出的問題，僅僅考慮四維空間的廣義相對論理論體系無法給出答案，因為這意味著時空之外還另有一個坐標(biāo)。由于時空與物質(zhì)緊密相連，因此“氣球”表面之外是不存在的——時空本身就包含了一切。
