Szczególna teoria względności (STW) – teoria fizyczna stworzona przez Alberta Einsteina w 1905 roku. Zmieniła ona sposób pojmowania czasu i przestrzeni opisane wcześniej w newtonowskiej mechanice klasycznej. Teoria pozwoliła usunąć trudności interpretacyjne i sprzeczności pojawiające się na styku mechaniki (zwanej obecnie klasyczną) i elektromagnetyzmu po ogłoszeniu przez Jamesa Clerka Maxwella teorii elektromagnetyzmu.

W 1916 roku Albert Einstein opublikował ogólną teorię względności będącą rozszerzeniem STW o opis zjawisk zachodzących w obecności pola grawitacyjnego.

E=mc²

Przesłanki powstania teorii

 Osobny artykuł: Przesłanki powstania szczególnej teorii względności.

Hipotetyczny wiatr eteru powodowany przez ruch Ziemi, Układu Słonecznego i całej Drogi Mlecznej względem eteru

Zjawisko ruchu ciał było analizowane już przez starożytnych greckich filozofów. Arystoteles uznał, że wszystkie przedmioty dążą do osiągnięcia stanu spoczynku względem jednego absolutnego układu odniesienia, co było zgodne z codziennym doświadczeniem, gdy wszelki ruch jest hamowany siłami oporu i tarcia.

Poglądy starożytnych podważył Galileusz, który badając ruch różnych przedmiotów doszedł do wniosku, że prędkość i pozycja ciała są względne. Z każdym przedmiotem poruszającym się ruchem jednostajnym można powiązać inercjalny układ odniesienia. Obserwator nieruchomy względem takiego układu odnosi wrażenie, że on jest w spoczynku, podczas kiedy całe otoczenie porusza się ruchem jednostajnym, a jednocześnie osoba nieruchoma względem innego układu (np. stojąca na ziemi) dojdzie do zupełnie przeciwnych wniosków. Matematycznym zapisem względności położenia i prędkości jest transformacja Galileusza, która stała się fundamentem fizyki Newtona.

Jednak pod koniec XIX wieku nowe badania ujawniły niedoskonałość mechaniki klasycznej. Transformacja Galileusza zawodziła w przypadku równań Maxwella opisujących fale elektromagnetyczne. Co więcej, zgodnie z obliczeniami opartymi na mechanice Newtona, prędkość światła powinna zależeć od ruchu obserwatora względem hipotetycznego eteru, w którym miały rozchodzić się fale elektromagnetyczne. Aby wykryć "wiatr eteru" wykonano doświadczenie Michelsona-Morleya, które dało wynik negatywny. Okazało się, że wbrew przewidywaniom fizyki klasycznej, światło biegnie z taką samą prędkością, niezależnie od układu odniesienia. Aby zracjonalizować ten rezultat pomiaru, Lorentz zaproponował, że elementy przyrządów pomiarowych na skutek ruchu kurczą się w kierunku przemieszczania się Ziemi, co prowadzi do uzyskania zawsze tej samej wartości prędkości światła. Matematycznym opisem tej hipotezy stała się transformacja Lorentza.

Początkowo wielu fizyków uważało, że takie niewielkie rozbieżności wyników pomiarów z przewidywaniami mechaniki dadzą się wyeliminować dzięki np. lepszym pomiarom. Niewiele osób sądziło, że nowo odkryte braki teorii klasycznej mogą prowadzić do sformułowania nowych, bardziej fundamentalnych praw natury. Dla Einsteina nieścisłości w fizyce klasycznej stały się powodem do stworzenia nowej teorii.