Nėra „reliatyvumo teorijos“ – tik dvi teorijos, kurios abi kartais patenka į tą patį pavadinimą – specialiosios reliatyvumo teorijos ir bendrosios reliatyvumo teorijos. Abi šios teorijos sukūrė garsus fizikas Albertas Einšteinas 1905–1915 m. Abi šios teorijos pakeitė klasikinę Niutono mechaniką, kuri egzistavo prieš šimtmečius.
Specialioji reliatyvumo teorija yra erdvėlaikio struktūros teorija, kuri teigia, kad 1) fizikos dėsniai yra vienodi visiems stebėtojams, vienodai judantiems vienas kito atžvilgiu ir 2) šviesos greitis vakuume yra vienodas. visi stebėtojai, neatsižvelgiant į jų judėjimą šviesos šaltinio judėjimu. Tai sukelia keistų pasekmių. Pavyzdžiui, įsivaizduokite, kad judate traukiniu, važiuojančiu 100 mylių per valandą, šalia kito traukinio, judančio ta pačia kryptimi 100 mylių per valandą greičiu. Iš jūsų perspektyvos traukinys šalia jūsų atrodo beveik nejudantis. Tačiau įsivaizduokite, kad esate traukinyje, judančiame šviesos greičiu, šalia šviesos spindulio. Užuot atrodęs, kad šviesos spindulys stovi vietoje, jis juda priešais jus šviesos greičiu. Šviesa tokia keista.
Keletas pasekmių, kylančių iš specialiosios reliatyvumo teorijos, yra: 1) laiko išsiplėtimas (šviesos greičiu judantys laikrodžiai veikia lėčiau nei nejudantys laikrodžiai), 2) ilgio susitraukimas (objektai, judantys netoli šviesos greičio, atrodo susitraukę judėjimo kryptis), 3) vienalaikiškumo reliatyvumas (daiktai, kurie stovinčiam stebėtojui A vyksta vienu metu, judančiam stebėtojui B gali įvykti skirtingu laiku), 4) masės ir energijos ekvivalentiškumas (masė ir energija iš esmės yra tas pats dalykas ir keičiami vienas į kitą).
Bendroji reliatyvumo teorija, kuri buvo sumanyta praėjus keleriems metams po specialiosios reliatyvumo teorijos, yra gravitacijos veikimo teorija. Iš pradžių jis buvo pagrįstas lygiavertiškumo principu, idėja, kad pagreitis ir stovėjimas tam tikro stiprumo gravitaciniame lauke yra fiziškai identiški. Kadangi greitėjančiame objekte inerciniams efektams sukurti nereikia jokios specialios jėgos, Einšteinas pasiūlė taip pat galvoti apie gravitaciją, atsisakydamas klasikinės gravitacinės jėgos sampratos ir verčiau suvokti gravitaciją kaip erdvėlaikio kreives. Tai paaiškina tokius reiškinius kaip, kodėl šviesa lenkiasi esant gravitaciniam laukui, nors jai trūksta masės.
Bendroji reliatyvumo teorija pateikia paaiškinimus ir prognozes, kurios klasikinės mechanikos pasaulėžiūroje atrodytų juokingos. Be šviesos lenkimo, kai yra gravitacinis laukas, jis numato, kad esant gravitacijos laukui laikas eina lėčiau, planetų orbitos precesuoja (kinta) dėl Saulės gravitacijos lauko sukimo momento, atsiranda rėmo vilkimas, dėl kurio masinis. besisukantys kūnai „tempia“ aplinkui supančio erdvėlaikio inercinį rėmą ir kad Visata plečiasi, kai kuriais atvejais greičiau nei šviesos greitis, nes plečiasi pati erdvė, o ne joje esantys objektai.
Šių teorijų pasekmių išaiškinimas užtruko dešimtmečius ir tebevyksta šiandien. Einšteino teorijos buvo tokios perspektyvios, kad prireikė dešimtmečių, kol jos buvo patikrintos ir labai tiksliai patvirtintos. Žvelgiant atgal, Einšteino idėjos buvo beveik visiškai patvirtintos.