相對(duì)論是關(guān)于時(shí)空和引力的理論,主要由愛因斯坦創(chuàng)立,依其研究對(duì)象的不同可分為狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論.相對(duì)論和量子力學(xué)的提出給物理學(xué)帶來了革命性的變化,它們共同奠定了近代物理學(xué)的基礎(chǔ).相對(duì)論極大的改變了人類對(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”、“彎曲時(shí)空”等全新的概念.不過近年來,人們對(duì)于物理理論的分類有了一種新的認(rèn)識(shí)——以其理論是否是決定論的來劃分經(jīng)典與非經(jīng)典的物理學(xué),即“非古典的＝量子的”.在這個(gè)意義下,相對(duì)論仍然是一種經(jīng)典的理論.E = mc^2 狹義與廣義相對(duì)論的分野 傳統(tǒng)上,在愛因斯坦剛剛提出相對(duì)論的初期,人們以所討論的問題是否涉及非慣性參考系來作為狹義與廣義相對(duì)論分類的標(biāo)志.隨著相對(duì)論理論的發(fā)展,這種分類方法越來越顯出其缺點(diǎn)——參考系是跟觀者有關(guān)的,以這樣一個(gè)相對(duì)的物理對(duì)象來劃分物理理論被認(rèn)為不能更好的反映問題的本質(zhì).目前一般認(rèn)為,狹義與廣義相對(duì)論的區(qū)別在于所討論的問題是否涉及引力（彎曲時(shí)空）,即狹義相對(duì)論只涉及那些沒有引力作用或者引力作用可以忽略的問題,而廣義相對(duì)論則是討論有引力作用時(shí)的物理學(xué)的.用相對(duì)論的語言來說,就是狹義相對(duì)論的背景時(shí)空是平直的,即四維平凡流型配以閔氏度規(guī),其曲率張量為零,又稱閔氏時(shí)空；而廣義相對(duì)論的背景時(shí)空則是彎曲的,其曲率張量不為零.狹義相對(duì)論建立在如下的兩個(gè)基本公設(shè)上：狹義相對(duì)性原理（狹義協(xié)變性原理）：一切的慣性參考系都是平權(quán)的,即物理規(guī)律的形式在任何的慣性參考系中是相同的.這意味著物理規(guī)律對(duì)于一位靜止在實(shí)驗(yàn)室里的觀察者和一個(gè)相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室高速勻速運(yùn)動(dòng)著的電子是相同的.光速不變?cè)恚赫婵罩械墓馑僭谌魏螀⒖枷迪率呛愣ú蛔兊?這用幾何語言可以表為光子在時(shí)空中的世界線總是類光的.也正是由于光子有這樣的實(shí)驗(yàn)性質(zhì),在國際單位制中使用了“光在真空中1/2,9979,2458秒內(nèi)所走過的距離”來定義長度單位“米”（米）.在狹義相對(duì)論提出以前,人們認(rèn)為時(shí)間和空間是各自獨(dú)立的絕對(duì)的存在.而愛因斯坦的相對(duì)論首次提出了時(shí)空的概念,它認(rèn)為時(shí)間和空間各自都不是絕對(duì)的,而絕對(duì)的是一個(gè)它們的整體——時(shí)空,在時(shí)空中運(yùn)動(dòng)的觀者可以建立“自己的”參照系,可以定義“自己的”時(shí)間和空間（即對(duì)四維時(shí)空做“3＋1分解”）,而不同的觀者所定義的時(shí)間和空間可以是不同的.具體的來說,在閔氏時(shí)空中,而如果一個(gè)慣性觀者（G）相對(duì)于另一個(gè)慣性觀者（G'）在做勻速運(yùn)動(dòng),則他們所定義的時(shí)間（t與t'）和空間({x,y,z}與{x',y',z'})之間滿足洛侖茲變換.而在這一變換關(guān)系下就可以推導(dǎo)出“尺縮”、“鐘慢”等效應(yīng),具體見狹義相對(duì)論詞條.在愛因斯坦以前,人們廣泛的關(guān)注于麥克斯韋方程組在伽利略變換下不協(xié)變的問題,也有人注意到過愛因斯坦提出狹義相對(duì)論所基于的實(shí)驗(yàn)（如光程差實(shí)驗(yàn)等）,也有人推導(dǎo)出過與愛因斯坦類似的數(shù)學(xué)表達(dá)式（如洛侖茲變換）,但只有愛因斯坦將這些因素與經(jīng)典物理的時(shí)空觀結(jié)合起來提出了狹義相對(duì)論,并極大的改變了我們的時(shí)空觀.在這一點(diǎn)上,狹義相對(duì)論是革命性的.廣義相對(duì)論 在本質(zhì)上,所有的物理學(xué)問題都涉及采用什么時(shí)空觀的問題.在二十世紀(jì)以前的古典物理學(xué)里,人們采用的是牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀.而相對(duì)論的提出改變了這種時(shí)空觀,這就導(dǎo)致人們必須依相對(duì)論的要求對(duì)古典物理學(xué)的公式進(jìn)行改寫,以使其具有相對(duì)論所要求的洛侖茲協(xié)變性而不是以往的伽利略協(xié)變性.在古典理論物理的三大領(lǐng)域中,電動(dòng)力學(xué)本身就是洛侖茲協(xié)變的,無需改寫；統(tǒng)計(jì)力學(xué)有一定的特殊性,但這一特殊性并不帶來很多急需解決的原則上的困難；而古典力學(xué)的大部分都可以成功的改寫為相對(duì)論形式,以使其可以用來更好的描述高速運(yùn)動(dòng)下的物體,但是唯獨(dú)牛頓的引力理論無法在狹義相對(duì)論的框架體系下改寫,這直接導(dǎo)致愛因斯坦擴(kuò)展其狹義相對(duì)論,而得到了廣義相對(duì)論.愛因斯坦在1915年左右發(fā)表的一系列論文中給出了廣義相對(duì)論最初的形式.他首先注意到了被稱之為（弱）等效原理的實(shí)驗(yàn)事實(shí)：引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量是相等的（目前實(shí)驗(yàn)證實(shí),在10 12的精確度范圍內(nèi),仍沒有看到引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量的差別）.這一事實(shí)也可以理解為,當(dāng)除了引力之外不受其他力時(shí),所有質(zhì)量足夠小（即其本身的質(zhì)量對(duì)引力場的影響可以忽略）的測驗(yàn)物體在同一引力場中以同樣的方式運(yùn)動(dòng).既然如此,則不妨認(rèn)為引力其實(shí)并不是一種“力”,而是一種時(shí)空效應(yīng),即物體的質(zhì)量（準(zhǔn)確的說應(yīng)當(dāng)為非零的能動(dòng)張量）能夠產(chǎn)生時(shí)空的彎曲,引力源對(duì)于測驗(yàn)物體的引力正是這種時(shí)空彎曲所造成的一種幾何效應(yīng).這時(shí),所有的測驗(yàn)物體就在這個(gè)彎曲的時(shí)空中做慣性運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)軌跡正是該彎曲時(shí)空的測地線,它們都遵守測地線方程.正是在這樣的思路下,愛因斯坦得到了其廣義相對(duì)論.