Galaktikas un paplašināmais Visums
Einšteins gandrīz nekavējoties piemēroja savu gravitācijas teoriju visumam kopumā, 1917. gadā publicējot savu pirmo kosmoloģisko rakstu. Tā kā viņš nebija labi iepazinies ar neseno darbu astronomijā, viņš uzskatīja, ka Visums ir statisks un nemainīgs. Einšteins pieņēma, ka matērija tika sadalīta vienmērīgi visā Visumā, taču viņš nevarēja atrast statisku risinājumu saviem lauka vienādojumiem. Problēma bija tā, ka visa Visuma matērijas savstarpējai gravitācijai būtu tendence likt Visumam sarauties. Tāpēc Einšteins ieviesa papildu terminu, kas satur koeficientu Λ, “kosmoloģisko konstanti”. Jaunais termins nodrošināja universālu kosmiski atgrūdošu spēku, kas varēja darboties lielos attālumos, lai neitralizētu gravitācijas ietekmi. Kad vēlāk uzzināja par Visuma paplašināšanos, Einšteins raksturoja kosmoloģisko konstanti kā savu karjeras lielāko kļūmi. (Bet kosmoloģiskā konstante ir parādījusies 20. gadsimta beigām un 21. gadsimta kosmoloģijai. Pat tad, kad Einšteins kļūdījās, viņš bieži vien atradās uz kaut kā dziļa.)
Einšteina statiskais risinājums attēloja ierobežota tilpuma Visumu, bet bez malām, jo telpa pati par sevi izliekās. Tādējādi iedomāts ceļotājs varētu mūžīgi ceļot taisnā līnijā un nekad nenonākt pie Visuma malas. Atstarpei ir pozitīvs izliekums, tāpēc trīsstūra leņķi ir līdz 180 °, kaut arī pārsniegums būtu redzams tikai pietiekama lieluma trijstūros. (Laba divdimensiju analoģija ir Zemes virsma. Tās platība ir ierobežota, bet tai nav malas.)
20. gadsimta sākumā vairums profesionālo astronomu joprojām uzskatīja, ka Piena ceļš būtībā ir tas pats, kas redzamais Visums. Mazākums ticēja salu Visumu teorijai - spirālveida miglāji ir milzīgas zvaigžņu sistēmas, kas ir salīdzināmas ar Piena ceļu, un ir izkaisīti pa kosmosu ar milzīgu tukšu attālumu starp tiem. Viens iebildums pret salu Visuma teoriju bija tāds, ka ļoti maz spirāļu ir redzamas Piena ceļa plaknes tuvumā, tā sauktajā izvairīšanās zonā. Tādējādi spirālēm kaut kā jābūt Piena ceļa sistēmas daļai. Bet amerikāņu astronoms Hebers Kurts uzsvēra, ka dažas spirāles, kuras var aplūkot no malas, acīmredzami satur milzīgu daudzumu putekļu to “ekvatoriālajās” plaknēs. Var arī gaidīt, ka Piena ceļā visā tās plaknē būs liels daudzums putekļu, kas izskaidro, kāpēc tur nevar redzēt daudzas blāvas spirāles; redzamība tiek vienkārši aizklāta zemos galaktikas platuma grādos. 1917. gadā Kurts arī savās spirāļu fotogrāfijās atrada trīs novus; šo novu vājums nozīmēja, ka spirāles atradās lielā attālumā no Piena ceļa.
Drīz vien tika apstrīdēts Visuma statiskais raksturs. 1912. gadā Lowell observatorijā Arizonā amerikāņu astronoms Vesto M. Sliders sāka mērīt spirālveida miglāju radiālos ātrumus. Pirmā spirāle, ko Slidera pārbaudīja, bija Andromedas miglājs, kurš izrādījās blūzi novirzīts - tas ir, virzoties uz Piena ceļu - ar tuvināšanās ātrumu 300 km (200 jūdzes) sekundē, kas ir lielākais ātrums, kāds jebkad mērīts debess iebilst līdz tam laikam. Līdz 1917. gadam Slidentam bija radiālā ātrums 25 spirālēm, dažām pat 1000 km (600 jūdzes) sekundē. Objekti, kas pārvietojas ar šādu ātrumu, diez vai varētu piederēt Piena ceļam. Lai arī daži tika pārvietoti ar blūzi, lielākais vairums tika pārvietoti ar sarkanu krāsu, kas atbilst kustībai prom no Piena ceļa. Astronomi tomēr nekavējoties nesecināja, ka Visums paplašinās. Tā kā Slidera spirāles nebija vienmērīgi sadalītas ap debesīm, astronomi izmantoja datus, lai mēģinātu izsecināt Saules ātrumu attiecībā uz spirāļu sistēmu. Lielākā daļa Slidera spirāļu atradās Piena ceļa vienā pusē un atkāpās, turpretī dažas bija otrā pusē un tuvojās. Slidenam Piena ceļš pats bija spirāle, kas pārvietojās attiecībā pret lielāku spirāļu lauku.
1917. gadā holandiešu matemātiķis Vilems de Siters atrada citu šķietami statisku lauka vienādojumu kosmoloģisko risinājumu, kas atšķiras no Einšteina, un kas parādīja korelāciju starp attālumu un sarkano nobīdi. Lai arī nebija skaidrs, vai De Sitter risinājums varētu aprakstīt Visumu, jo tam nebija matērijas, tas motivēja astronomus meklēt sakarību starp attālumu un sarkano nobīdi. 1924. gadā zviedru astronoms Kārlis Lundmarks publicēja empīrisku pētījumu, kas deva aptuveni lineāru saikni (kaut arī ar lielu izkliedes pakāpi) starp spirāļu attālumiem un ātrumu. Grūtības sagādāja pietiekami precīza attālumu zināšana. Lundmarks izmantoja novus, kas tika novēroti Andromedas miglājā, lai noteiktu šī miglāja attālumu, pieņemot, ka šiem noviem būs tāds pats vidējais absolūtais spilgtums kā novijām Piena Ceļā, kuru attālumi bija aptuveni zināmi. Tālākām spirālēm Lundmarks izmantoja neapstrādātus pieņēmumus, ka šīm spirālēm jābūt ar tādu pašu diametru un spilgtumu kā Andromedas miglājam. Tādējādi novae darbojās kā standarta sveces (tas ir, objekti ar noteiktu spilgtumu), un attālākām spirālēm pašas spirāles kļuva par standarta sveci.
No teorētiskā viedokļa laika posmā no 1922. līdz 1924. gadam krievu matemātiķis Aleksandrs Frīdmans pētīja Einšteina vienādojumu nestatiskos kosmoloģiskos risinājumus. Tie pārsniedza Einšteina modeli, ļaujot Visuma paplašināšanai vai saraušanai, un ārpus De Sitter modeļa, ļaujot Visumam saturēt matēriju. Frīdmans arī ieviesa kosmoloģiskos modeļus ar negatīvu izliekumu. (Negatīvi izliektā telpā trīsstūra leņķi veido mazāk nekā 180 °.) Frīdmana risinājumiem bija maza tūlītēja ietekme, daļēji tāpēc, ka viņa agrīnā nāve notika 1925. gadā, un daļēji tāpēc, ka viņš nebija saistījis savu teorētisko darbu ar astronomiskajiem novērojumiem. Tas nepalīdzēja tam, ka Einšteins publicēja piezīmi, kurā apgalvoja, ka Frīdmana 1922. gada dokumentā ir būtiska kļūda; Einšteins vēlāk atsauca šo kritiku.
