Весь 1915 г. Эйнштейн интенсивно работал над обобщением теории относительности и наконец 25 ноября опубликовал окончательные уравнения гравитационного поля, а уже в следующем году появилась его статья о гравитационных волнах, которая легла в основу современной космологии.
Из общей теории относительности вытекает новое представление о Вселенной – новая космология. Эйнштейн рассматривал гравитационные поля различных тел как искривления пространства-времени в областях, окружающих эти тела. Тела, находящиеся на земной поверхности, вызывают небольшие искривления. Земля, искривляя пространство-время, заставляет Луну двигаться с ускорением. Солнце искривляет пространство-время, так что мировые линии планет кривые. Но помимо этого, быть может, мировое пространство в целом отличается определенной кривизной?
Смысл понятия общей кривизны пространства можно пояснить аналогией с общей кривизной некоторого двумерного пространства, например с поверхностью нашей Земли. Путешествуя по этой поверхности, мы встречаем отдельные искривления – пригорки, холмы, горы; но наряду с ними мы знаем о кривизне поверхности Земли в целом, о том, что все это двумерное пространство является сферической поверхностью. Теперь возьмем четырехмерное пространство-время, т. е. совокупность мировых линий всех тел природы. Эти мировые линии сильнее искривляются вблизи центров тяготения. Но не обладают ли они в целом некоторой общей кривизной? Предпримем, по аналогии с путешествием по поверхности земного шара, путешествие по всему мировому пространству. Мировая линия, изображающая наше путешествие, будет кривой на некоторых участках, там, где мы пересекаем гравитационные поля планет, звезд и т. д. Планета вызывает небольшое искривление мировой линии, звезда – большое. Путешествуя в мировом пространстве, мы попадаем в межгалактическую область, где тяготение незначительно и мировая линия выпрямляется. Затем она снова проходит через ряд четырехмерных пригорков и гор – новую галактику. Но существует ли здесь общая кривизна Вселенной в целом, аналогичная общей кривизне двумерной поверхности Земли? Двигаясь по кратчайшему пути между двумя точками поверхности Земли, т. е. по дуге меридиана или экватора, мы в конце концов опишем окружность и попадем в исходную точку. Соответственно, если мир в целом обладает кривизной, то мы вернемся в исходную мировую точку.
Параллельно Эйнштейн продолжил работу над квантовой теорией. В 1916 г. он открыл еще одну корпускулярную составляющую света (импульсное излучение кванта) и предсказал существование явления вынужденного излучения – физической основы работы любого лазера, созданного 40 лет спустя. В том же году Эйнштейн сменил Планка на посту председателя Немецкого физического общества. Император Вильгельм II назначил талантливого ученого в совет директоров Физико-технического института немецкого рейха.
