La teoria della relatività di Albert Einstein è in realtà due teorie separate: la sua teoria speciale della relatività , postulato nel documento del 1905, L'elettrodinamica dei corpi in movimento e la sua teoria della relatività generale , un'espansione della teoria precedente, pubblicata come La fondazione della teoria generale della relatività nel 1916. Einstein cercò di spiegare le situazioni in cui la fisica newtoniana poteva non riuscire ad affrontare con successo i fenomeni, e così facendo propose cambiamenti rivoluzionari nei concetti umani di tempo, spazio e gravità.
La teoria della relatività speciale era basata su due postulati principali: primo, che la velocità della luce è costante per tutti gli osservatori; e secondo, che gli osservatori che si muovono a velocità costanti dovrebbero essere soggetti alle stesse leggi fisiche. Seguendo questa logica, Einstein ha teorizzato che il tempo deve cambiare in base alla velocità di un oggetto in movimento parente al quadro di riferimento di un osservatore. Gli scienziati hanno testato questa teoria attraverso la sperimentazione, dimostrando, ad esempio, che un orologio atomico ticchetta più lentamente quando viaggia ad alta velocità rispetto a quando non è in movimento. L'essenza dell'articolo di Einstein era che sia lo spazio che il tempo lo sono parente (piuttosto che assoluto), che si diceva fosse vero in a la nostra speciale caso, l'assenza di un campo gravitazionale. La relatività era un concetto sbalorditivo all'epoca; scienziati di tutto il mondo hanno discusso la veridicità della famosa equazione di Einstein, E = mc2, che implicava che materia ed energia erano equivalenti e, più specificamente, che una singola particella di materia poteva essere convertita in un'enorme quantità di energia. Tuttavia, poiché la teoria della relatività speciale era vera solo in assenza di un campo gravitazionale, Einstein si sforzò per altri 11 anni di lavorare sulla gravità nelle sue equazioni e scoprire come la relatività potrebbe funzionare anche in generale.
Secondo la teoria della relatività generale, la materia fa curvare lo spazio. Si ipotizza che la gravitazione non sia una forza, come intesa dalla fisica newtoniana, ma una curva campo (un'area dello spazio sotto l'influenza di una forza) nel continuum spazio-temporale che è effettivamente creato dalla presenza della massa. Secondo Einstein, quella teoria potrebbe essere verificata misurando la deflessione della luce stellare che viaggia vicino al sole; affermò correttamente che la deflessione della luce sarebbe stata doppia rispetto a quella prevista dalle leggi di Newton. Questa teoria spiegava anche perché la luce delle stelle in un campo gravitazionale forte era più vicina all'estremità rossa dello spettro rispetto a quelle in uno più debole.
Negli ultimi trent'anni della sua vita, Einstein tentò di trovare una teoria dei campi unificata, in cui le proprietà di tutta la materia e l'energia potessero essere espresse in un'unica equazione. La sua ricerca è stata confusa da quella della teoria quantistica principio di indeterminazione , che affermava che il movimento di una singola particella non poteva mai essere misurato con precisione, perché velocità e posizione non potevano essere valutate simultaneamente con alcun grado di sicurezza. Sebbene non fosse in grado di trovare la teoria completa che cercava, il lavoro pionieristico di Einstein ha permesso a innumerevoli altri scienziati di portare avanti la ricerca di quello che alcuni hanno chiamato "il Santo Graal dei fisici".
Vedi una semplice introduzione alla teoria della relatività: