狹義相對論
1905年，德國出生的美國物理學家阿爾伯特·愛因斯坦(1879-1955)發表了他的狹義相對論。這個理論指出，宇宙中唯壹不變的是真空中的光速，其他壹切——速度、長度、質量和經過的時間——都隨著觀察者的參照系(具體觀察)而變化。這個理論解決了很多困擾物理學家很久的問題。這個理論形成了壹個著名的公式:E=MC2，即能量(E)等於質量(m)的平方乘以光速(c)。
相對時間
狹義相對論認為時間不是絕對的(即固定的)。愛因斯坦指出，隨著物體的直線運動速度(在觀察者看來)增加，時間會變慢。同步原子鐘的使用證明了這壹結論的正確性。把壹個鐘留在地上，同時以很快的速度(比如在噴氣式飛機上)載著另壹個鐘，然後對比，靜止的鐘總是比另壹個鐘快壹點。
相對長度
愛爾蘭物理學家喬治·菲茨傑拉德(1851—1901)提出，物質會在運動的方向上收縮(縮小)，這意味著根據靜止觀察者的觀點，在光附近運行的火箭會顯示出比靜止時更短的長度，盡管這對乘坐火箭的人來說似乎沒什麽。愛因斯坦指出，任何物體以光速運動時，其長度都會縮短為零。
時空
在愛因斯坦發表相對論的兩百年前，英國物理學家艾薩克·牛頓(1643-1727)提出時間和空間是絕對的，空間和時間是完全分離的。但在相對論數學中，時間和三維空間——長、寬、高——共同構成了四維空間框架，稱為時空關聯集。
斯拉文
愛因斯坦從他的狹義相對論中推導出方程E=MC2(其中E是能量，m是質量，c是光速不變)，他用這個方程解釋了質量和能量是等價的。現在認為，質量和能量是同壹種物質的不同形式，稱為質量能量。例如，如果壹個物體的能量減少了壹定的量e，它的質量也減少了與MC2相等的量。但是，質量能否消失，只是以另壹種形式釋放出來，這種形式叫做輻射能。
伽利略相對性原理的經典物理學是從否定亞裏士多德的時空觀開始的。當時發生了激烈的爭論。贊同哥白尼學說的人主張地球是運動的，而維護亞裏士多德-托勒密體系的人主張地球是靜止的。靜學派有很強的理由反對地動說:如果地球在高速運動，為什麽地面上的人完全感覺不到？這確實是壹個無法回避的問題。
1632年，伽利略發表了他的代表作《托勒密與哥白尼的對話》。書中地震派的“Salviati”對上述問題做了透徹的回答。他說:“把妳和幾個朋友放在大船甲板下的主艙裏，讓妳帶幾只蒼蠅、蝴蝶等小飛蟲，在艙裏放壹個大水碗，裏面有壹些魚。”然後，掛壹個水瓶，讓水滴入下面的廣口瓶。船和魚向四面八方自由遊動，水滴滴入下面的罐子裏。當妳把任何東西扔給妳的朋友時，只要距離相等，妳不必在壹個方向比另壹個方向用更多的力。妳的腳壹起跳，任何方向跳的距離都是壹樣的。當妳仔細觀察這些東西，然後讓船以任意速度運動，只要運動均勻，不左右搖擺，妳就會發現，上述現象壹點都沒變。妳無法從這些現象中判斷出這艘船是在移動還是靜止不動。即使船移動得相當快，妳也不可能跳到比船頭更遠的船尾。雖然當妳跳到空中時，船底的運動方向與妳跳的方向相反。當妳向妳的夥伴扔任何東西的時候，不管他是在船頭還是在船尾，只要妳站在對面，就不需要用更多的力。水滴會像以前壹樣滴到下面的罐子裏，壹滴也不會滴到船尾。雖然水滴在空中，但船已經行駛了很多柞(從大指尖到小指尖的長度，通常為九寸，是古代的長度單位)。魚遊到水碗前所用的力不大於遊到水碗後所用的力；它們悠閑地遊向放在水碗邊緣任何地方的誘餌。最後，蝴蝶和蒼蠅繼續漫不經心地飛來飛去，它們永遠不會把註意力集中在船尾，而不是因為它們可能在空中停留了很長時間，擺脫了船的運動，看起來很疲倦地追趕著船的運動。"
薩維阿提的大船講述了壹個極其重要的道理，那就是妳無法從船上發生的任何現象判斷出船是在運動還是靜止。現在這個論文叫做伽利略的相對性原理。
用現代的語言來說，薩爾維亞蒂的大船就是所謂的慣性參考系。也就是說，以不同勻速運動而不左右搖擺的船舶，就是慣性參考系。在壹個慣性系裏能看到的各種現象，在另壹個慣性系裏壹定能看到，沒有任何區別。也就是說，所有的慣性參考系都是相等的，等價的。我們不可能判斷哪個慣性參考系處於絕對靜止，哪個處於絕對運動。
伽利略的相對論原理不僅從根本上否定了靜止壹方對地動學說的批判，而且否定了絕對空間的概念(至少在慣性運動的範圍內)。因此，在經典力學向相對論的過渡中，經典力學的許多概念都要改變，但伽利略的相對論原理不僅不需要修改，而且成為狹義相對論的兩個基本原理之壹。
狹義相對論的兩個原理1905，愛因斯坦發表了奠基性論文《論運動物體的電動力學》。關於狹義相對論的基本原理，他寫道:“以下考慮是基於相對性原理和光速不變原理。我們規定這兩項原則如下:
1.物理系統狀態變化所遵循的規律，與用兩個勻速運動的坐標系中的哪壹個來描述這些狀態的變化無關。
2.任何光在“靜止”坐標系中都以壹定的速度c運動，不管光是由靜止的還是運動的物體發出的。"
第壹個是性的原理，第二個是光速不變。整個狹義相對論就是基於這兩個基本原理。
愛因斯坦的哲學是，自然應該是和諧簡單的。事實上，他的理論通常有壹個顯著的特點:簡單而深奧。狹義相對論就是壹個具有這種特征的系統。狹義相對論的兩個基本原理看似不難接受的“簡單事實”，但它們的推論從根本上改變了牛頓以來的物理學基礎。