Ultimile doua mari descoperiri aparute la sfarsitul celei de a doua jumatati a secolului nostru, teoria quantumului si a relativitatii, au explicat multe nelamuriri al fizicienilor, schimband in acelasi timp intelesul fizicii , asa cum este cunoscut astazi: RELATIVITATEA.Pentru a extinde exemplul vitezei relative , introdus odata cu experimentul lui Michelson-Morley, doua situatii pot fi puse fata in fata. Una consta intr-o persoana A mergand cu o viteza v, intr-un tren care se deplaseaza cu viteza u. Viteza persoanei A in raport cu un observator stationar B, este V = u + v. Daca insa trenul ar stationa in gara si A s-ar misca cu o viteza v, in timp ce observatorul Bs-ar misca in sens opus, cu viteza u, viteza relativa dintre A si B , ar fi aceeasi ca in primul caz. In termeni mai generali, daca doua sisteme de referinta s-ar misca relativ unul fata de altul cu viteza constanta, observatiile facute fiecarui fenomen de catre martori, in ambele sisteme, vor fi echivalente fizic. Asa cum am mentionat mai devreme, experimentul Michelson-Morley nu a confirmat conceptul sumei vitezlor si doi observatori, unul stationar si celalalt in miscare, catre o sursa de lumina cu viteza u, amandoi observa aceeasi viteza V a luminii, numitea simbolic, c.
Einstein, a incorporat constanta lui c in teoria relativitatii . De asemenea, a cerut o recalculare foarte atenta a conceptelor de spatiu si timp, aratand imperfectiunea notiunilor intuitive, despre acestea . Ca o consecinta a teoriei sale, se stie ca daca doua ceasuri indica acelasi timp, in stationare trebuie sa mearga la viteze diferite cand se afla in miscare relativa. Spatiul si timpul trebuie sa fie strans legate intr-un continuum de patru dimensiuni , unde celor trei dimensiuni ale spatiului normal, I se adauga a patra dimensiune, timpul.
Doua consecinte importante ale teoriei relativitatii ale lui Einstein, sunte echivalenta masei si energiei si limitarea vitezei obiectelor materiale la viteza luminii. Mecanica relativista descrie miscarea obiectelor cu viteze egale cu fractiuni din viteza luminii, in timp ce mecanica newtoniana este valabila pentru viteza obiectelor de pe pamant. Nici un obiect material nu poate avea viteza egala sau mai mare ca cea a luminii. Chiar mai importanta este relatia dintre
masa m si energia E. Ele sunt unite prin relatia E = mc² si deoarece c este foarte mare, energia echivalenta a unei mase date este enorma.
Transferarea masei in energie, este semnificativa in reactiile nucleare, ca si in reactoare sau arme nucleare , sau in stele, unde o pierdere importanta de masa este urmata de o enorma eliberare de energie.
Teoria originala a lui Einstein, formulata in 1905 si cunoscuta ca teoria relativitatii, era limitata la sisteme de referinta aflate in miscarea relativa, constanta unele fata de alatele. In 1915, Einstein si-a generalizat ipoteza pentru a formula teoria relativitatii generalizata, care se aplica si sistemelor care accelerau in relatie unele fata de altele.
Aceasta adunare, a demonstrat ca gravitatia este o consecinta a geometriei spatio-temporale si a prezis curbarea luminii in trecerea sa in apropierea de un corp ceresc masiv, ca o stea, efect observat pentru prima oara in 1919. Relativitatea generalizata are o importanta semnificatie pentru intelegerea structurii universului si aa evolutiei sale.