爱因斯坦的目标正是从物理中消除“绝对空间”的概念。这项任务很艰巨，因为像反冲、离心力这样的现象似乎只能用绝对空间的效应来解释。而且，爱因斯坦1905年建立的相对论理论仅讨论了匀速直线运动，没有涉及加速度。一种新的观念将引入物理学，并将带来意义更加深远的改变。有时候，将当前问题的根源与另一个更久远的问题联系起来，往往能通往当前问题的解决。实验室中，小车的加速度和光线的偏折或许不是由实验室本身的加速度造成的，而是可能有真正的力作用于小车或者光线上，并根据牛顿第二定律引起了它们状态的变化。该怎样区分这两种情况呢？对于人或者机械装置施加的外力，两种情况有这样的差别：对于有两个被施加了相同力的质量不同的小车，根据牛顿第二定律，动量[14]的变化率等于受力，那么较轻的小车会获得更大的加速度；另一方面，如果加速度是由惯性力造成的，则质量不同的小车的加速度都是相等的。因此，由真正的力（像推力和拉力）造成的加速度会依赖于物体的质量，而反冲力和离心力造成的加速度不依赖于质量。

但爱因斯坦也发现，有一种“真实”的力会使所有的受力物体具有相同的加速度，这就是引力[15]。自伽利略时代起，我们就知道，当空气阻力的作用可以忽略时，所有的物体无论其质量大小，都会以相同的加速度下降。这种现象并不违背牛顿的力学体系，因为他简单地假设重力的大小与物体的质量成正比。在地球表面，用W代表物体受到的重力，则牛顿的假设在数学上可表达为W=Mg，其中M是物体的质量，g是依赖于物体位置的一个常数。由牛顿第二定律，力等于动量的变化率，即Mg=Ma，那么两边的质量可以同时被约掉，有a=g。因此，伽利略已告诉人们，重力造成的加速度与物体质量无关，都是同一个常数g，即重力加速度。

爱因斯坦意识到，万有引力的特殊性将导致通过非惯性系中物体的运动计算非惯性系自身的加速度时，会出现一些问题。我们不能判断实验室中小车的加速度是由于实验室本身的加速度，还是由于在我们不知道的某处存在万有引力的作用。为了解决这一问题，爱因斯坦凭借他敏锐的逻辑分析能力，奠定了重建力学体系的基础。就像他1905年的论文一样，爱因斯坦再次将物体的运动与光的传播联系起来，并于1911年发表了名为“über den Einfluss der Schwerkraft auf die Ausbreitung des Lichtes”[16]的文章。

爱因斯坦从下面的思想实验出发，假设一个电梯参考系L，它可以竖直向上或向下运动，电梯中的物体相对它的运动可观测。如果电梯被电缆支撑而保持静止不动时，电梯里的任何物体B自由下落的加速度都是重力加速度。然而，当电梯在重力作用下自由下落时，电梯里下落的B物体相对于电梯参考系不会有任何加速度，它们在电梯里的运动状态就像没有重力的存在。仅通过观察L中的物体运动，我们没法判断L中是不是有重力场的存在，换句话说，我们不知道体系L是在重力场中自由下落的非惯性系，还是重力场不存在下的惯性系。让我们用更普遍的表达来描述这个结果：不可能通过实验室里的机械实验来区别惯性力和万有引力的作用。

在爱因斯坦看来，牛顿力学中的叙述“无法通过匀速直线运动的实验室中的机械实验来测量实验室相对于惯性系的运动速度”与他的结论有异曲同工之处。1905年爱因斯坦将这一原则推广至光学实验，并提出一个假说：即使通过测量光线的传播，也无法确定一个实验室体系是静止或做匀速直线运动的，还是受制于一个引力场。爱因斯坦将其称为“惯性力与引力的等效性原理”，简称等效原理。

根据这个原理，爱因斯坦能够预言一些新的光学现象，从实验上检验这一理论的正确性。牛顿物理中重力对光线的传播路径并没有影响，但根据等效原理，万有引力的作用相当于参考系的加速度，而后者肯定会对光的传播有影响。静止电梯里与地板平行的光线将会在电梯加速时发生偏折，因此，爱因斯坦推断引力场中光线的传播路径也会发生偏折。由于光速远远大于地球上的任何速度，所以光线偏折的角度极其小。但是爱因斯坦指出，遥远星空中位置固定的星星发出的光线，在经过太阳表面传播时，必将发生可观测的偏折。太阳的引力不是各向同性的，而是指向太阳的中心，并且随着离太阳表面距离的增加而减小的。然而，爱因斯坦计算出，沿某一个方向传播的光线将被折向太阳。由于在普通情况下，太阳光十分强烈，盖住了周围星星发出的光，所以爱因斯坦在他的论文中建议：“日全食发生时，太阳附近的星星能够被看到，因此届时可通过实验来检验这一理论的结论。”

假设引力具有牛顿在万有引力定律中提出的形式，爱因斯坦根据等效原理很容易地计算出，从固定的星星发出的光线在经过太阳表面时，会相对其原来的路径发生0.83″的偏折。因此，只要在日全食时拍下这些星星在太阳附近的位置，并与太阳不在附近时星星的位置相比较，就可以看出它们位置的变化。由于光线将偏向太阳弯折，相应地看到星星的位置会远离太阳，其偏折角大小取决于光线在太阳附近传播的距离。最后，爱因斯坦这样总结了他的论文：

尽管以上理论可能看起来缺乏根据，甚至可以说异想天开，还是强烈地希望天文学家们能进行这样的验证实验。

无论别人怎么看待爱因斯坦的理论，他确实提出了一个用实验检验理论的方法。由于日全食并不太常见，而且地球上只有少数几个位置适合日全食的观测，天文学家们对验证爱因斯坦理论这一有趣而冒险的旅行跃跃欲试。直到三年之后，即1914年，人们才有充足的财力和物力组建了一支远征队，进行这个探测。但是，正当第一支远征队离开德国出发去俄国时，第一次世界大战爆发了，远征队成员被俄国人俘虏，因此实验无法再进行。