Среди важнейших научных открытий двадцатого столетия достойное место занимает открытие расширяющейся Вселенной. Естествознанию пришлось расстаться с одним из основополагающих принципов, утверждавших, что Вселенная неизменна. О том, что Вселенная эволюционирует, свидетельствовали открытия, сделанные в начале двадцатого века.
Специальная теория относительности А. Эйнштейна рассматривает пространство и время как единое целое и опирается на два положения. Во-первых, на постулат о предельной скорости передачи взаимодействия на расстоянии, равной скорости света в вакууме (с = 3×108м/с). Во-вторых, на принцип относительности Галилея, утверждающий, что во всех инерциальных системах отсчета движение объектов происходит по одинаковым законам. Под инерциальными системами подразумеваются системы, движущиеся друг относительно друга равномерно и прямолинейно или находящиеся в состоянии покоя.
Из специальной теории относительности следует относительность одновременности двух событий, происшедших в разных точках пространства, и относительность измерения длин и интервалов времени, произведенных в разных системах отсчета, движущихся относительно друг друга. Такое свойство пространства и времени существенным образом отличается от представлений о пространстве и времени, выдвинутых Ньютоном.
Ньютон рассматривал абсолютное время само по себе, без всякого отношения к чему-либо внешнему, оно протекает равномерно и называется длительностью. Такие же рассуждения относились к пространству как протяженности. Абсолютное пространство может быть совершенно пустым и существовать независимо от наличия в нем физических тел. С позиций специальной теории относительности абсолютное время и абсолютное пространство не имеют физического смысла. Время и пространство имеют относительный характер.
Общая теория относительности раскрывает сущность материи. В ее уравнениях описаны фундаментальные свойства материи. Материя создает и формирует свойства пространства-времени, масса искривляет пространство-время. Применение общей теории относительности к стационарной Вселенной не давало удовлетворительного решения. В 20-х годах ХХ века русский ученый А.А. Фридман (1888–1925) доказал, что существуют два решения для эволюционирующей Вселенной: расширяющаяся и сжимающаяся. Полученные Фридманом уравнения и предложенная им модель нестационарной Вселенной используются и в современной космологии.