狹義相對論
主條目:狹義相對論
狹義相對論,是只限於討論慣性系情況的相對論。牛頓時空觀認為空間是平直的、各向同性的和各點同性的的三維空間,時間是獨立於空間的單獨壹維(因而也是絕對的)。狹義相對論認為空間和時間並不相互獨立,而是壹個統壹的四維時空整體,並不存在絕對的空間和時間。在狹義相對論中,整個時空仍然是平直的、各向同性的和各點同性的,這是壹種對應於“全局慣性系”的理想狀況。狹義相對論將真空中光速為常數作為基本假設,結合狹義相對性原理和上述時空的性質可以推出洛侖茲變換。
廣義相對論
主條目:廣義相對論
廣義相對論是愛因斯坦(Albert Einstein)在1915年發表的理論。愛因斯坦提出“等效原理”,即引力和慣性力是等效的。這壹原理建立在引力質量與慣性質量的等價性上(目前實驗證實,在10 ?6?1 12的精確度範圍內,仍沒有看到引力質量與慣性質量的差別)。根據等效原理,愛因斯坦把狹義相對性原理推廣為廣義相對性原理,即物理定律的形式在壹切參考系都是不變的。物體的運動方程即該參考系中的測地線方程。測地線方程與物體自身故有性質無關,只取決於時空局域幾何性質。而引力正是時空局域幾何性質的表現。物質質量的存在會造成時空的彎曲,在彎曲的時空中,物體仍然順著最短距離進行運動(即沿著測地線運動——在歐氏空間中即是直線運動),如地球在太陽造成的彎曲時空中的測地線運動,實際是繞著太陽轉,造成引力作用效應。正如在彎曲的地球表面上,如果以直線運動,實際是繞著地球表面的大圓走。
狹義相對論基本原理
物質在相互作用中作永恒的運動,沒有不運動的物質,也沒有無物質的運動,由於物質是在相互聯系,相互作用中運動的,因此,必須在物質的相互關系中描述運動,而不可能孤立的描述運動。也就是說,運動必須有壹個參考物,這個參考物就是參考系。