La relativité sort du cadre de cet exposé, mais mérite au moins une brève présentation

Avec les lois de Newton , deux objets, mobiles dans des cadres de référence se déplaçant à la même vitesse relative ont exactement le même comportement physique. Il n'est pas possible de dire, celui qui se déplace et celui est au repos : il n'y a aucune "référence absolue" et aucune "vitesse (constante) absolue", tout est fonction de l'autre, et l'un ou l'autre cadre peut être choisi comme repère de référence.

Au 19ème siècle,les lois de l'électricité et du magnétisme ont été découvertes , et on a pensé que la lumière elle même était identique aux autres phénomènes, que c'était une onde électromagnétique (voir les sections au sujet du soleil). Mais il arriva un moment où il est apparu que certains effets subtils des forces électromagnétiques pourraient être différents selon que la référence est ou non en mouvement. Il était difficile de vérifier ces effets, et quand on a pu le faire, les résultats n'étaient pas concluants et ne permettaient pas d'indiquer quel système était en mouvement.

Albert Einstein a alors proposé, en 1905, le "principe de la relativité" ,comme propriété fondamentale de l'univers : Pour tout processus physique, le mouvement absolu , à vitesse constante,n' est pas détectable . Il n' y a aucun échappatoire , même pas pour les lois de l'électricité et du magnétisme.

La difficulté était que de les modifier (pour trouver un échappatoire ) aurait alteré la théorie électromagnétique de la lumière, qui, de toute évidence, fonctionnait correctement, , par exemple pour les ondes radio. Einstein a donc suggéré que ses lois soient correctes et que c' était celles de Newton qui devaient être modifiées - bien qu' elles indiquaient déjà que le mouvement absolu ne pouvait pas être décelé. De plus, la mesure des intervalles de temps en des références de vitesses différentes ne conviennent pas toujours : le temps est tout à fait " relatif "

Les modifications suggérées par Einstein ne sont seulement significatives qu'aux approches de la vitesse de la lumière, et peuvent être ignorées dans les phénomènes quotidiens. En outre, l' inertie (c.-à-d. la masse) augmente aux vitesses voisines de celle de la lumière, rendant de plus en plus difficile l'accélération de tout objet. Cette vitesse est ainsi une limite absolue, que rien de matériel ne peut dépasser

  Toutes ces prévisions ont été amplement confirmées par l'expérimentation, et, en particulier par les accélérateurs de particules qui ont bien montré qu'elles devenaient plus massives en approchant la vitesse de la lumière, et qu'elles atteignent effectivement une limite supérieure qui ne peut être dépassée. La relativité du temps a été démontrée quand on a constaté que les muons--particules d'une durée de vie d'environ 2 micro - secondes, générées par des noyaux atomiques rapides ("rayons cosmiques") dans l'atmosphère, survivent beaucoup plus longtemps et généralement atteignent la surface de la terre, parce que dans le cadre de référence de la terre, leur vie semblent s'allonger.