“相对论”是著名物理学家爱因斯坦一手建立的，二十世纪最伟大的理论。据说当时全世界只有两个半人可以看懂。即使现代，多数物理学者只掌握了它的运用方法，对其本质的含义知之不解。
相对论的建立
1905年以前已经发现一些电磁现象与经典物理概念相“抵触”：
①迈克耳孙－莫雷实验没有观测到地球相对于以太的运动，同经典物理学理论的“绝对时空”和“以太”概念产生矛盾。
②运动物体的电磁感应现象表现出相对性——是磁体运动还是导体运动其效果一样。
③电子的电荷与惯性质量之比（荷质比）随电子运动速度的增加而减小。此外，电磁规律（麦克斯韦方程组）在伽利略变换下不是不变的，即是说电磁定律不满足牛顿力学中的伽利略相对性原理。
通过深入思考，爱因斯坦发现问题的关键是同时性的定义，他指出同时性概念没有绝对的意义。
狭义相对论提出的两个基本假设：
1）狭义相对性原理。一切物理定律（除引力外的力学定律、电磁学定律以及其他相互作用的动力学定律）在所有惯性系中均有效；或者说，一切物理定律（除引力外）的方程式在洛伦兹变换下保持形式不变。不同时间进行的实验给出了同样的物理定律，这正是相对性原理的实验基础。
2）光速不变原理。光在真空中总是以确定的速度c传播，速度的大小同光源的运动状态无关。在真空中的各个方向上，光信号传播速度（即单向光速）的大小均相同（即光速各向同性）；光速同光源的运动状态和观察者所处的惯性系无关。这个原理同经典力学不相容。有了这个原理，才能够准确地定义不同地点的同时性。
同时性的相对性
如果在某个惯性系中看来，不同空间点发生的两个物理事件是同时的，那么在相对于这一惯性系运动的其他惯性系中看来就不再是同时的（时间是一个坐标数据，某个坐标系中“时间维坐标”相同的两个不同位置的点，在另一个坐标系“时间维坐标”不同是很正常的）。所以，在狭义相对论中，同时性的概念不再有绝对意义（坐标数据是没有绝对的，相同的一个点在不同的坐标系中4个坐标数据完全可不相同），它同惯性系有关，只有相对意义。但是，对于同一空间点上发生的两个事件，同时性仍有绝对意义（3维空间坐标相同的两个不同时空点，仍然是两个不同的时点；但是狭义相对论规定这两个不同时空点的时间维距离是等效的，规定是有绝对意义的）。
狭义相对论得出的结论：以不同速度运动的物体各自拥有自己的时间。
狭义相对论推导出的神奇现象：
1）钟慢效应（时间膨胀）。狭义相对论预言（数学假设、数学逻辑推理），运动时钟的“指针”行走的速率比时钟静止时的速率慢，这就是时钟变慢或时间膨胀效应。
2）缩尺效应（长度收缩）。洛伦兹变换率假设，考虑放在K"系x"轴上的一根长杆，其长度称为固有长度l0≡x′。但在K系看来，这根杆子是运动的，运动杆子的长度定义为同时（即时间间隔t=0）测量杆子的两端所获得的空间坐标间隔。此时，洛伦兹变换给出：l≡x，运动杆子的长度变短了(l<l0) 。
相对论本质的科学解释
1、时间的本质。
一直以来，物理学家没有对时间概念做出最合理的解释。从而导致物理学中出现许多悖论。如，时间旅行。
时间是物理学对事物变化过程的描述，本质是对事物变化现象的刻画。实际上时间并不存在，宇宙中只存在变化着的事物。
物理公式中S（距离）=v（速度）*t（时间），说明时间t是一个可变量，其大小是由速度v与距离s共同决定的。时间的相对性也是由此产生的。
现实中（宏观宇宙），我们通常认为距离是固定不变的，时间只随速度大小改变；然而，广义相对论指出我们的宇宙时空（微观时空）时刻处于弯曲变化之中，空间任何两点之间的距离都是不确定的。所以，时间也是相对的，它由变化的空间与速度关系共同决定。
时间的本质：反映事物变化快慢的物理量。
2、距离的本质。
在宇宙空间中，距离是两点之间的位置。影响距离的因素是空间的几何结构，比如，相同的两点在平直空间和弯曲空间中的距离长度是不同的。距离本质是空间几何的一种表现形式。
在平直空间（欧几里得几何）里，两点之间的距离是固定不变的；在弯曲空间（黎曼几何）里，两点之间的距离随空间的变化时刻改变，由空间几何关系确定。
距离的本质：反映空间中两点之间几何关系的物理量。
3、速度的本质。
速度是能量的一种表现形式，速度大小对应能量大小（动能、动量）。质能方程式给出了质量和能量的转化关系。广义相对论指出质量（能量）对时空产生弯曲作用。因此，在空间中运动的物体都会对空间几何产生影响，其作用效果的大小由速度和质量共同决定。
宏观物体的速度只能借助能量提高，加速宏观物体需要消耗能量，所以，宏观物体的运动速度低于光速。宏观物体处于低速运动状态，其对空间几何的影响更多由质量一方面体现（宏观物体对空间弯曲作用是通过质量实现的，质量对空间弯曲本质是引力效果。）。所以，宏观物体运动忽略了低速运动对空间几何的影响（速度—光速运动，对空间弯曲是借助能量实现的，能量对空间弯曲本质是时空几何特性）。低速运动忽略了相对论效应。
微观粒子的速度是场能激发的形式，能量激发带动空间几何的变化（时空是纠缠在一起的整体），能量在弯曲空间中的传递过程表现为速度。宏观宇宙空间表现为平直、稳定状态（假设空间是由众多“微粒”构成，宏观空间的平直现象是微粒均匀分布的结果），而微观几何空间时刻处于能量涨落和弯曲变化状态（当发生能量涨落时，能量会导致“微粒”之间发生凝聚，使得空间弯曲，两点之间的距离拉近）。比如光子。当空间某一处激发出光子，该处的能量场就会产生能量“波动”，“波动”会造成周围能量势的变化，引起周围微观几何空间的改变，能量以“波动”的形式被传递（激发出光子）。光子的传播速度实际上是微观空间几何的弯曲变化现象（能量在弯曲空间的传播过程，能量导致空间几何发生改变）。因此，光子并非沿着直线传播，在微观几何角度光子是在弯曲空间上行走的。光子沿着弯曲空间行走，空间弯曲与速度（能量）有关，同时对距离产生影响，距离又影响时间的计算。所以，高速微观粒子会出现相对论效应（空间弯曲使得两点距离减少，仿佛时间变短）。
速度本质：反映运动量大小的物理量。
相对论最科学的诠释：物体的速度对应它的质量和能量，速度会对时空几何产生不同的影响（宏观物体的速度以“运动质量”的引力作用对空间产生弯曲作用；微观粒子的速度以“能量势”的时空几何特性对空间产生弯曲效果），速度间接导致两点之间的距离发生改变，从而引起时间的差异。所以，以不同速度运动的物体会有不同的时间。
结论：
1、“速度”引起“空间几何”（距离）变化是相对论效应的根本解释。
1）宏观低速运动物体（速度对空间的影响只能通过引力实现），因“速度”产生的“运动质量”太小，对“空间几何”几乎没有弯曲效果。所以，宏观低速运动的相对论效应可以忽略不计。
预言1：大质量物体（如黑洞、星系）低速运动，同样会出现相对论效应（质量越大、时间越慢，即黑洞质量越大，运动时间越慢）。因为大质量物体会导致空间弯曲，这样的运动同样会出现时间与速度的相对性。
预言2：把小质量物体加速到接近光速时，能够检测到“速度”对空间的弯曲效应（速度提高增加了物体的质量）。
2）微观高速运动粒子（速度对空间的影响是通过“能量势”对时空几何作用实现的），微观高速运动粒子的速度是能量传递的形式（速度本质由能量产生），本质是空间几何的一种表现（速度的传播是由空间几何决定）。微观能量涨落必然引起空间几何结构的变化，所以，微观粒子是借助空间弯曲运动的。
猜想一：以“光速”运动的粒子，本质是弯曲空间的运动形式。即光沿着弯曲空间运动（在普朗克空间尺度）。
猜想二：微观尺度时空是离散、弯曲的（微观空间时刻处于扭曲变化的状态）。
2、相对论中时间描述的是动态时空中，速度与距离的对应变化关系。
1）时间并不存在。相对论只刻画了“距离”与“速度”之间的对应变化关系或者事物前后变化过程的作用时间。现实中不存在脱离事物及变化过程的独立“时间”概念。
