人类对时间的慨叹和幻想从来都没有停止过。谁不想回到美好的青春时代？谁不向往未来的迷人景色？ 20世纪的人们比其他任何一个世纪的人都更关注时间的问题，这完全是爱因斯坦的功劳。1905年6月，26岁的爱因斯坦完成了题为《论动体的电动力学》的论文，独立而完整地提出了狭义相对性原理，打破了千百年来人们把时间和空间完全割裂看待的老观念，揭示了空间和时间的本质联系，开创了物理学的新纪元。在牛顿经典力学的概念中，时间、空间、质量是绝对不变的，而在爱因斯坦看来，它们都随着物体运动状态的不同而变化，失去了绝对性，成了具有相对的东西。

相对论有两个层次，爱因斯坦首先提出的是狭义相对论。狭义相对论是基于两个基本原理提出的。一个是狭义相对论原理，即一切物理规律在任何惯性系中都是一样的，不存在一个特殊的惯性系。如果我们呆在一个封闭的车厢之中，我们不可能借助任何物理测量来了解我们车厢是固有地运动着还是固有地静止着。我们只能描述两个体系的相对运动。这一原理是从伽利略的力学相对性原理推广而来的，从而把经典力学的理论也包含在其中。另一个基本原理是光速不变原理，即在任何惯性系中，光速都相同。真空中的光速为每秒30万公里，这个值与方向无关，与光源的性质或其运动状态都没有关系。这时的相对论只涉及惯性系里的物理定律，因此被称作狭义相对论。由狭义相对论可以得到很多有意义的结论，时间的先后不再是绝对的，两个事件发生先后或是否同时，在不同的惯性参考系中看来实际是不同的。空间的大小也不再是绝对的，运动的时钟要比静止的时钟走得慢。连质量也会变化，运动的物体的质量会随着速度的增大而增大。狭义相对论最引人注目的两个结论，一个是任何物体的运动速度都不能超过光速，一个就是物体的能量和质量之间可以发生转化。相对论关于运动的公式不允许物体以光速运动，如果一个物体不断加速，它只能不断接近光速而不能最终达到以至超过光速。如果能以超光速旅行的话，狭义相对论倒不排斥在时间里旅行。然而爱因斯坦认为如呆能够在时间里旅行，世界赖以生存发展的因果律就会被破坏，而这是不能允许的。至于后一条结论，就是著名的公式E=mc2的平方，它直接导致了后来原子能的开发。

在提出狭义相对论之后，爱因斯坦又进一步提出了广义相对论。广义相对论也有两条基本原理。一条是广义相对性原理，进一步指出物理规律在一切参考系中都是等价的，从而冲破了惯性系的局限，使物理定律不但适用于惯性系，也同样适用于非惯性系。另一条是等效原理，指出非惯性系与引力场等效，这是因为加速度引起的作用，完全与引力造成的效应等效。根据广义相对论，光线在穿过强引力场的时候会发生弯曲，而强引力场中发出的光的光谱线将向红端移动（引力红移）。这两个现象已经分别在1919年和1924年由实验证实。不过爱因斯坦预言的引力波，现在还暂时没有得到实验的证实。

相对论的提出打破了时间相对空间独立的观念，一时间似乎人们已经看到了改变时间长生不老甚至进行时空穿梭的前景，其实这都误解了相对论，都是不可能的。爱因斯坦自己也说，相对论并不推翻牛顿力学，而是在牛顿力学的基础上的进一步发展。当物体的运动速度远小于光速的时候，相对论公式就简化为牛顿力学公式。只是在强引力场或物体运动速度接近光速的情况下，才需要考虑相对论效应。值得注意的是，爱因斯坦提出相对论并不是单靠想象，而是建立在大量的数学推导逻辑思考和实验基础之上的，并根据相对论得到的结论经受住了实践的检验。