兩大支柱
相對論和量子力學是現代物理學的兩大基本支柱。經典力學以經典物理為基礎，不適合高速運動的物體和微觀領域。相對論解決了高速運動的問題；量子力學解決的是微觀亞原子條件下的問題。
牛頓定律
因為牛頓定律給狹義相對論提出了困難，即任何物體在任何空間位置都會受到力的作用。所以，整個宇宙沒有慣性觀察者。愛因斯坦提出了廣義相對論來解決這個問題。
質量能量公式
狹義相對論最著名的推論是質能公式，可以用來計算核反應過程中釋放的能量，導致原子彈的誕生。廣義相對論預言的引力透鏡和黑洞也被天文觀測所證實。
相對論
《相對論》是愛因斯坦寫的壹本書，在世界科學理論界有很大影響。主要包括狹義相對論和廣義相對論原理的闡述。中文版由周和徐友誌編寫，編寫目錄如下:
第壹部分狹義相對論
1.幾何命題的物理意義
2.坐標系
3.經典力學中的空間和時間
4.伽利略坐標系
5.狹義的相對性原理
6.經典力學中的速度疊加原理
7.光的傳播規律與相對性原理相沖突。
8.物理學的時間觀
9.同時的相對性
距離概念的相對性
11.洛倫茲變換
12.測量桿和時鐘在運動中的行為
13.速度加法原理:斐索試驗。
14.相對論的啟示
15.狹義相對論的普遍結果
經驗和狹義相對論。
17.四維空間
第二部分廣義相對論
1.狹義和廣義的相對性原理
2.重力場
3.引力場的思維實驗
4.慣性質量和引力質量相等是廣義相對論公設的壹個論點。
5.等效原則
6.經典力學和狹義相對論的基礎在哪些方面不盡如人意？
7.關於廣義相對論原理的幾個推論
8.時鐘和測量桿在旋轉參照物上的行為。
9.歐幾裏德和非歐幾裏德連續區域
10.高斯坐標
11.狹義相對論的時空連續統可以看作歐幾裏得連續統。
12.廣義相對論的時空連續統不是歐幾裏得連續統。
13.廣義相對論原理的嚴格表述
14.基於廣義相對性原理理解引力問題。
運動物體的電動力學
[人名]阿爾伯特·愛因斯坦(猶太裔理論物理學家)
《愛因斯坦文集》是根據範岱年、趙中立、許三人的意見編輯而成的。
眾所周知，麥克斯韋電動力學——現在普遍理解的——在應用於運動物體時會引起某種不對稱，而這種不對稱似乎並不是現象所固有的。例如，想象磁體和導體之間的電動相互作用。在這裏，可觀測的現象只與導軌和磁鐵的相對運動有關，但按照通常的看法，這個物體是在運動還是那個物體是完全不同的。如果磁鐵是運動的，導體是靜止的，那麽磁鐵附近就會出現壹個具有壹定能量的電場，在導體各部分所在的地方就會產生電流。但是，如果磁鐵是靜止的，導體是運動的，那麽磁鐵附近就沒有電場，但導體中有電動勢。雖然這個電動勢本身並不等同於能量，但是它——假設這裏考慮的兩種情況下的相對運動是相等的——會引起壹個電流，這個電流的大小和路線與前壹種情況下電產生的電流是壹樣的。
堵住這樣的例子，以及試圖證明地球相對於“光滑煤”運動的實驗的失敗，引起了壹個猜想:絕對靜止的概念不僅在力學中不符合現象的特征，在電動力學中也是如此。相反，應該認為所有適用於力學方程的坐標系都同樣適用於上述電動力學和光學定律，這壹點對於壹級跡已經得到證明。我們將這個猜想(其內容以後稱為“相對性原理”)升級為壹個公設，引入另壹個表面上看起來與之不相容的公設:光在真空空間中總是以壹定的速度c傳播，與發射體的運動狀態無關。從這兩個公設出發，根據麥克斯韋的靜態體理論，就足以得到壹個簡單而又自相矛盾的動態體電動力學。“光以太”的提法將被證明是多余的，因為根據這裏要闡述的觀點，既不需要引入壹個具有特殊性質的“絕對靜止空間”，也不需要為發生電磁過程的真空空間中的每壹點指定壹個速度矢量。
這裏要解釋的理論——和其他電動力學壹樣——是基於剛體的運動學，因為任何這樣的理論都是關於剛體(坐標系)、時鐘和電磁過程之間的關系。對這種情況考慮不充分，是目前動態電動力學必須克服的困難的根源。
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1，同時性的定義
摘要
有壹個坐標系，在這個坐標系中，牛頓的力學方程是有效的。為了使我們的表述更加嚴謹，也為了從字面上區分這個坐標系和以後要介紹的其他坐標系，我們稱之為“靜系”。
概念
如果壹個質點相對於這個坐標系是靜止的，那麽它相對於後者的位置就可以根據奧雷利幾何的方法用剛性的測量桿來確定，並且可以用笛卡兒坐標來表示。
坐標圖形
如果我們想描述壹個質點的運動，我們將給出它的坐標值作為時間的函數。現在我們必須記住，只有在我們確切知道“時間”在這裏意味著什麽之後，這樣的數學描述才有物理意義。我們應該考慮到，我們所有的時間起作用的判斷總是關於同時發生的事件。舉個例子，當我說“那趟火車7點到達這裏”的時候，大概意思是“我手表的短指針指向7，和火車的到達是同壹個事件。”
有人可能會認為，用“我的手表的短指針的位置”來代替“時間”，就有可能克服定義“時間”所帶來的壹切困難。其實如果問題只是給這塊表所在的地方定義壹個時間，那麽這樣的定義就足夠了；但是，如果問題是把不同地方的壹系列事件在時間上聯系起來，或者——結果還是壹樣——確定那些事件發生在離這塊表很遠的地方的時間，那麽這樣的定義是不夠的。
當然，我們可能滿足於用下面的方法來測量壹個事件的時間，即讓觀察者在與手表的坐標原點，當每壹個表示事件發生的光信號通過空無壹物的空間到達觀察者時，他會將當時時針的位置與光到達的時間對應起來。但是這種對應有壹個缺點，正如我們從經驗中已經知道的，這與觀察者與桌子的位置有關。通過下面的考慮，我們得到了壹個實用得多的判定方法。
如果在空間中的A點放置壹個時鐘，在A點的觀察者可以通過找出與這些事件同時出現的時針的位置來確定靠近它的事件的時間。如果在空間中的B點放置壹個時鐘，我們會加上“這和放置在a點的時鐘是壹樣的”，那麽，通過B點的觀察者，也可以找到B點附近的事件發生時間。但是如果沒有進壹步的規定，就不可能把A處的事件和B處的事件在時間上進行比較。到目前為止，我們只定義了“A時間”和“B時間”，而沒有定義A和B共有的“時間”，只有當我們定義光從A傳播到B所需的“時間”等於光從B傳播到A所需的“時間”時，才能定義A和B的“時間”，設在“A時間”tA，壹束光從A發射到B，在“B時間”，tB。它從B反射到A，在“A時刻”T’A返回到A..如果
tB-tA=t'A-t'B
那麽根據定義，這兩個時鐘是同步的。
我們假設同步性的這個定義可以是沒有矛盾的，而且它也適用於無論多少個點，所以下面兩個關系壹般是有效的:
1.如果B處的時鐘與A處的時鐘同步，則A處的時鐘與B處的時鐘同步..
2.如果A處的時鐘與B處的時鐘和C處的時鐘同步，那麽B和C處的兩個時鐘也彼此同步。
這樣，借助於某種(假設的)物理經驗，我們定義了對於靜止在不同地方的時鐘來說，同步意味著什麽，從而明顯地獲得了“同時性”和“時間”的定義。事件的“時間”表示在事件發生的地方靜止的時鐘與該事件同步，並且該時鐘與特定的靜止時鐘同步，並且所有時間測量都與該特定時鐘同步。
根據經驗，我們還把以下值
2|AB|/(t'A-tA)=c
作為壹個宇宙常數(真空中的光速)。
關鍵是我們用壹個在靜止坐標系中靜止的時鐘來定義時間。因為屬於靜止坐標系，所以我們把這樣定義的時間稱為“靜止時間”。
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2關於長度和時間的相對性
摘要
以下考慮基於相對性原理和光速不變原理，我們定義如下。
1.物理系統狀態變化所遵循的規律，與勻速運動的兩個坐標系中哪壹個用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。由此，得到
光速=光程的距離/時間間隔
這裏的“時間間隔”按照1中定義的含義來理解。
設置靜態剛性桿；用同樣靜止的測量桿測量它的長度。我們現在假設這個桿的軸放在靜止坐標系的X軸上，然後讓這個桿沿X軸勻速平行運動(速度為V)。現在讓我們檢查這個移動桿的長度，並假設它的長度由以下兩個運算決定:
a)觀察者帶著上面給出的測量桿和待測桿移動，通過測量桿與桿的重疊直接測量桿的長度，就像測量桿、觀察者和測量桿靜止壹樣。
b)借助於放置在靜態系統中並按照1同步運行的壹些靜態時鐘，觀測者可以找出靜態系統中哪兩個點在某壹時刻t處於待測極點的起點和終點..用用過的測量桿測量的這兩點之間的距離，在這種情況下是靜止的，也是壹種長度，我們可以稱之為“桿的長度”。
由操作a)得到的長度可稱為“動力系統中桿的長度”。根據相對性原理，它必須等於靜止桿的長度l。
通過操作b)得到的長度可以稱為“靜止系統中(移動)桿的長度”。我們要根據我們的兩個原則來確定這個長度，我們會發現它和l是不壹樣的。
常用的運動學心照不宣地假設上述兩種運算測得的長度完全相等，或者換句話說，壹個運動的剛體在t時刻可以完全被幾何關系中某個位置上的同壹個物體代替。
另外，我們假設在極點的兩端(A和B)，有壹個與靜態時鐘同步的時鐘，也就是說，這些時鐘在任意時刻所報的時間與它們所在的“靜態時間”是壹致的；因此，這些時鐘也是“在靜態系統中同步的”。
我們進壹步假設每個時鐘都有壹個移動的觀察者，他們將1中建立的兩個時鐘同步運行的準則應用於這兩個時鐘。有壹束光線在時間tA從a發出，在時間t b在b反射回來，在時間t' a回到a，考慮到光速不變的原理，我們得到:
TB-tA=rAB/(c-v)和t'A-tB=rAB/(c+v)
這裏rAB代表移動桿的長度——在靜態系統中測量。所以，隨著運動桿運動的觀測者會發現兩個鐘不同步，而靜止系統中的觀測者會聲稱兩個鐘同步。
因此，我們不能給同時的概念任何絕對的意義；兩個事件，從壹個坐標系來看是同時發生的，但是從另壹個相對於這個坐標系運動的坐標系來看，就不能再認為是同時發生的事件了。
註意:
如妳所見，愛因斯坦定義的時間是妳看到的時間，而不是經典理論中的時間，可以形成壹個公認的與條件無關、均勻流逝的時間。所以得到不同的時間和速度也就不足為奇了。問題是，我們需要修改時間的定義嗎？除了愛因斯坦的相對論，我們現在還有壹個普適的相對論，可以解釋光速附近發生的現象。