ไม่มี "ทฤษฎีสัมพัทธภาพ" - มีเพียงสองทฤษฎีเท่านั้นที่ทั้งคู่ตกอยู่ภายใต้ผู้ออกแบบเดียวกัน - ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ทั้งคู่ถูกคิดค้นโดยนักฟิสิกส์ชื่อดัง Albert Einstein ระหว่างปีพ. ศ. 2448 และ 2458 ทั้งสองทฤษฎีเหล่านี้ยกระดับกลศาสตร์คลาสสิกของนิวตันขึ้นมาหลายศตวรรษก่อน
ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษเป็นทฤษฎีของโครงสร้างของกาลอวกาศซึ่งอ้างว่า 1) กฎของฟิสิกส์นั้นเหมือนกันสำหรับผู้สังเกตการณ์ทุกคนในการเคลื่อนที่แบบสม่ำเสมอเมื่อเทียบกับอีกคนหนึ่งและ 2) ความเร็วของแสงในสุญญากาศจะเท่ากันสำหรับ ผู้สังเกตการณ์ทุกคนโดยไม่คำนึงถึงการเคลื่อนไหวของการเคลื่อนที่ของแหล่งกำเนิดแสง สิ่งนี้นำไปสู่ผลลัพธ์ที่แปลกประหลาด ตัวอย่างเช่นลองนึกภาพการเคลื่อนที่บนรถไฟที่วิ่งไป 100 ไมล์ต่อชั่วโมงถัดจากรถไฟขบวนอื่นที่วิ่งไปในทิศทางเดียวกันที่ 100 ไมล์ต่อชั่วโมง จากมุมมองของคุณรถไฟที่อยู่ถัดจากคุณดูเกือบจะนิ่ง แต่ลองนึกภาพว่าอยู่บนรถไฟที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วของแสงในขณะที่อยู่ถัดจากลำแสง แทนที่จะเป็นลำแสงที่ดูเหมือนว่านิ่งอยู่มันจะเคลื่อนที่ไปข้างหน้าคุณด้วยความเร็วแสง แสงสว่างนั้นเป็นวิธีที่แปลก
ผลที่ตามมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษหลายประการคือ 1) การขยายเวลา (นาฬิกาเคลื่อนที่ใกล้กับความเร็วของแสงทำงานช้ากว่านาฬิกานิ่ง) 2) การหดตัวความยาว (วัตถุที่เคลื่อนที่ใกล้กับความเร็วของแสงจะหดตัวใน ทิศทางของการเคลื่อนไหว), 3) สัมพัทธภาพของความพร้อมกัน (สิ่งที่ดูเหมือนจะเกิดขึ้นในเวลาเดียวกันกับผู้สังเกตการณ์นิ่ง A อาจปรากฏขึ้นในเวลาที่แตกต่างกันเพื่อย้ายผู้สังเกตการณ์ B), 4) ความเท่าเทียมกันของมวลพลังงาน สิ่งเดียวกันและแปลงร่างเป็นกันและกัน)
ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปซึ่งเกิดขึ้นเมื่อไม่กี่ปีหลังจากทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษเป็นทฤษฎีที่ว่าแรงโน้มถ่วงทำงานอย่างไร มันเริ่มต้นจากหลักการของความเท่าเทียมความคิดที่ว่าการเร่งความเร็วและการยืนนิ่งอยู่ในสนามโน้มถ่วงของความแข็งแรงที่กำหนดนั้นเหมือนกันทางร่างกาย เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้กำลังพิเศษในการสร้างเอฟเฟกต์แรงเฉื่อยในวัตถุเร่งความเร็วไอน์สไตน์จึงเสนอว่าเราควรคิดแบบเดียวกันกับแรงโน้มถ่วงโดยละทิ้งแนวความคิดแบบดั้งเดิมของแรงโน้มถ่วงและแทนที่จะให้แรงโน้มถ่วงเป็นเส้นโค้งในกาลอวกาศ สิ่งนี้อธิบายปรากฏการณ์เช่นว่าทำไมแสงโค้งงอต่อหน้าสนามโน้มถ่วงแม้ว่ามันจะไม่มีมวล
ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปให้คำอธิบายและทำให้การคาดการณ์ที่ดูเหมือนน่าหัวเราะในมุมมองของกลศาสตร์คลาสสิก นอกเหนือจากการโค้งงอของแสงในที่ที่มีสนามแรงโน้มถ่วงมันทำนายว่าเวลาจะช้าลงเมื่อมีสนามแรงโน้มถ่วง, ดาวเคราะห์โคจรรอบ precess (เปลี่ยน) เนื่องจากแรงบิดกระทำโดยสนามแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์, การลากเฟรมเกิดขึ้น วัตถุที่หมุนได้ "ลาก" กรอบเฉื่อยของกาลอวกาศรอบ ๆ กับมันและจักรวาลกำลังขยายตัวในบางกรณีเร็วกว่าความเร็วแสงเนื่องจากมันเป็นพื้นที่ที่กำลังขยายตัวไม่ใช่วัตถุที่อยู่ภายใน
การไขความหมายของทฤษฎีเหล่านี้ใช้เวลาหลายทศวรรษและยังคงดำเนินต่อไปในปัจจุบัน ทฤษฎีของ Einstein มองไปข้างหน้าอย่างลึกซึ้งว่าใช้เวลาหลายสิบปีในการทดสอบและยืนยันด้วยความแม่นยำสูง ในความเข้าใจย้อนหลังแนวคิดของ Einstein ได้รับการตรวจสอบแล้วเกือบทั้งหมด
