相對(duì)論是關(guān)于時(shí)空和引力的基本理論,主要由愛(ài)因斯坦創(chuàng)立,分為狹義相對(duì)論(特殊相對(duì)論)和廣義相對(duì)論(一般相對(duì)論).相對(duì)論的基本假設(shè)是光速不變?cè)?相對(duì)性原理和等效原理.相對(duì)論和量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基本支柱.奠定了經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué),不適用于高速運(yùn)動(dòng)的物體和微觀條件下的物體.相對(duì)論解決了高速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題；量子力學(xué)解決了微觀亞原子條件下的問(wèn)題.相對(duì)論極大的改變了人類(lèi)對(duì)宇宙和自然的“常識(shí)性”觀念,提出了“同時(shí)的相對(duì)性”,“四維時(shí)空”“彎曲空間”等全新的概念.
狹義相對(duì)論
主條目：狹義相對(duì)論
狹義相對(duì)論,是只限于討論慣性系情況的相對(duì)論.牛頓時(shí)空觀認(rèn)為空間是平直的、各向同性的和各點(diǎn)同性的的三維空間,時(shí)間是獨(dú)立于空間的單獨(dú)一維（因而也是絕對(duì)的）.狹義相對(duì)論認(rèn)為空間和時(shí)間并不相互獨(dú)立,而是一個(gè)統(tǒng)一的四維時(shí)空整體,并不存在絕對(duì)的空間和時(shí)間.在狹義相對(duì)論中,整個(gè)時(shí)空仍然是平直的、各向同性的和各點(diǎn)同性的,這是一種對(duì)應(yīng)于“全局慣性系”的理想狀況.狹義相對(duì)論將真空中光速為常數(shù)作為基本假設(shè),結(jié)合狹義相對(duì)性原理和上述時(shí)空的性質(zhì)可以推出洛侖茲變換.
廣義相對(duì)論
主條目：廣義相對(duì)論
廣義相對(duì)論是愛(ài)因斯坦(Albert Einstein)在1915年發(fā)表的理論.愛(ài)因斯坦提出“等效原理”,即引力和慣性力是等效的.這一原理建立在引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量的等價(jià)性上(目前實(shí)驗(yàn)證實(shí),在10 − 12的精確度范圍內(nèi),仍沒(méi)有看到引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量的差別).根據(jù)等效原理,愛(ài)因斯坦把狹義相對(duì)性原理推廣為廣義相對(duì)性原理,即物理定律的形式在一切參考系都是不變的.物體的運(yùn)動(dòng)方程即該參考系中的測(cè)地線方程.測(cè)地線方程與物體自身故有性質(zhì)無(wú)關(guān),只取決于時(shí)空局域幾何性質(zhì).而引力正是時(shí)空局域幾何性質(zhì)的表現(xiàn).物質(zhì)質(zhì)量的存在會(huì)造成時(shí)空的彎曲,在彎曲的時(shí)空中,物體仍然順著最短距離進(jìn)行運(yùn)動(dòng)(即沿著測(cè)地線運(yùn)動(dòng)——在歐氏空間中即是直線運(yùn)動(dòng)),如地球在太陽(yáng)造成的彎曲時(shí)空中的測(cè)地線運(yùn)動(dòng),實(shí)際是繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn),造成引力作用效應(yīng).正如在彎曲的地球表面上,如果以直線運(yùn)動(dòng),實(shí)際是繞著地球表面的大圓走.