文/全歷史一口
1905年6月，愛因斯坦發表《論運體的電動熱學》，完整地提出了狹義相對論理論。1916年，《廣義相對論的基礎》發表；同年末，愛因斯坦又寫了《狹義與廣義相對論概說》。
至此，相對論理論的建立基本完成。
其中，狹義相對論適用于所有沒有引力或引力作用可以忽視不計的化學現象，廣義相對論則討論了有引力作用時的化學現象，適用于天體化學學和天文學領域。
相對論改變了20世紀的理論化學學和天文學，代替了牛頓創辦的精典熱學體系和時空觀念，和量子熱學一起奠定了現代數學學的基礎。它引入的一些概念，如彎曲時空、時空穿越、時間膨脹、多維空間等等，更新了人類對宇宙和自然的常識性觀念。
按照廣義相對論，因為有物質的存在，物質和時間（時空）會發生彎曲，時空彎曲的是質量（能量）導致的結果，萬有引力是時空彎曲的表現
廣義和狹義相對論的具體內容究竟是哪些呢？
首先，狹義相對論是關于時空結構的理論，是對牛頓的絕對時空理論的拓展，它基于兩條基本假定：一是狹義相對性原理，即數學定理對于任何慣性參考系（靜止或作勻速直線運動的參考系）中的所有觀察者都是相同的；二是光速不變原理，即真空中的光速在任何參考系下都是恒定不變的常數，且與光源的運動無關。
愛因斯坦在這兒抒發的主要觀點是，時間和空間并不是互相獨立的，而是緊密聯系的一個整體，即時空統一的觀念。時間流速和物體運動的速率有關，物體在高速運動時會形成時間膨脹和尺縮效應。后者是指一個物體相對于一個慣性參考系作高速運動，它的時間會發生膨脹，大約可以理解成它的1秒相當于慣性參考系的兩秒，但它們各自感遭到的時間流逝速率是正常的。前者則是指相對于慣性參考系運動的物體，在慣性參考系下看它，它的尺度會變短。
廣義相對論則是描述物質間引力互相作用的理論，在這一理論中，愛因斯坦首次把引力場解釋成時空的彎曲，一個物體質量越大引起的時空扭曲程度越大。它的兩個基本原理是：等效原理，即慣性力場與引力場的動力學效應是局部不可區分的；廣義相對性原理，即“任意非慣性座標系中的數學規律等同于遭到等效引力的座標系中的數學規律”，物體的慣性質量恒等于引力質量。
這么，愛因斯坦為什么才能提出相對論呢？
首先，精典數學學理論體系的內在邏輯的矛盾性亟需解決。
從根本上說，狹義相對論就是由于精典數學學理論體系的內在邏輯的不統一性——牛頓熱學與麥克斯韋電動熱學的不統一性而成立的。
這些不統一性是以光的傳播定理與相對性原理在精典熱學框架下的矛盾呈現的。
光的傳播定理是說，光在真空中相對于一切慣性系在各方向上的速率都可視作一個常數，與光源的運動狀態無關。
假如我們借助伽利略變換（精典熱學中轉換兩個以勻速做相對聯通的參考系的方式），將麥克斯韋的電動熱學方程式從一個坐標系轉換到另一個坐標系中，卻會發覺光速改變了。
這樣一來切中精典數學學核心——絕對時空觀的伽利略變化和電動熱學的奠基理論麥克斯韋方程式就發生了沖突。
麥克斯韋方程式在許多實驗中表現良好，不但預測了電磁波(光)的存在，但是對于電場磁場的描述也非常正確，而伽利略轉換則是精典數學學的基礎。
在20世紀初，這一問題困惑著許多化學學家，這兩個方程式任何一者出了錯，對于數學界都是災難。
麥克斯韋是精典電動熱學創始人，其專著《論電和磁》被覺得是繼牛頓的《自然哲學的物理原理》之后最重要的數學學精典之一
愛因斯坦選擇將光速恒定律論引入狹義相對論，用狹義相對性原理修正伽利略變換。對于狹義相對性原理，愛因斯坦明白地給出了定義：假如一個座標系B相對于座標系A作勻速運動而無轉動，這么自然現象相對于座標系B的發展所遵守的普遍定理將與相對于座標系A相同。所有慣性座標系滿足完全相同的化學規律，它們之間都是對等的，沒有那個是特殊的。它們之間的運動是相對的而非絕對的。
1905年，愛因斯坦發表了他關于相對論的論文。同年9月，他又寫了短文《物體的慣性同它所含的能量有關嗎？》作為狹義相對論的一個結論。質能相當性是原子核化學學和粒子化學學的理論基礎，為20世紀40年代實現的核能的釋放和借助開辟了公路。
其次，狹義相對論打破了牛頓的精典時空觀念，為廣義相對論的構建做了鋪墊。
狹義相對論構建后，愛因斯坦曾力圖把相對性原理的適用范圍推廣到非慣性系。他從伽利略發覺的引力場中一切物體都具有同一加速度這一古老實驗事實找到了突破口，于1907年提出了等效原理。
本質上，所有的化學學問題都涉及采用那個時空觀的問題。在二十世紀曾經的精典化學學里，人們采用的是牛頓的絕對時空觀。而相對論的提出改變了這些時空觀，這就造成人們必須依相對論的要求對精典化學學的公式進行改寫，以使其具有相對論所要求的洛倫茲協變性而不是往年的伽利略協變性。
在這兒，還須要說明一下伽利略變換和洛倫茲變換的含意：后者是指地面座標系，和相對于地面速率V的座標系中，同一束光的速率不可能相同；前者是指若果時空結構不是固定不變的，這么就可以做到所有慣性系中的光速都相同。
在精典理論化學的三大領域，電動熱學本身就是洛倫茲協變的，無需改寫；統計熱學有一定的特殊性，但這一特殊性并不帶來好多急需解決的原則上的困難；而精典熱學大部份都可以成功的改寫為相對論方式，以使其可以拿來更好的描述高速運動下的物體，惟獨牛頓的萬有引力理論未能在狹義相對論的框架體系下改寫，這直接造成愛因斯坦擴充其狹義相對論，而得到了廣義相對論。
1911年，他發覺引力場中歐氏幾何并不嚴格有效。同時還發覺洛倫茲變化不是普遍的，等效原理只對無限小區域有效……這時的愛因斯坦早已有了廣義相對論的思想，但他還缺少完善它所必需的物理基礎。
次年，他在黎曼幾何和張量剖析中找到了完善廣義相對論的物理工具。
1913年，他和物理家格羅斯曼合作發表了《廣義相對論綱要和引力理論》，提出了引力的度規場理論，首次把引力和度規結合上去，使黎曼幾何獲得實在的數學意義。
不過它們當時得到的引力場等式只對線性變換是協變的，還不具有廣義相對論原理所要求的任意座標變換下的協變性。
1915年11月4日，在第一篇論文中他得到了滿足守恒定理的普遍協變的引力場多項式，但加了一個何必要的限制。1915年11月25日，在《引力的場多項式》中，他舍棄了對變換群的何必要限制，完善了真正普遍協變的引力場多項式，宣告廣義相對論作為一種邏輯結構總算完成了。
1917年，愛因斯坦用廣義相對論的結果來研究宇宙的時空結構，發表了開創性的論文《根據廣義相對論對宇宙所做的考察》。論文剖析了“宇宙在空間上是無限的”這一傳統觀念，強調它同牛頓引力理論和廣義相對論都是不協調的。他覺得，惟一可能的解決辦法是把宇宙看作是一個具有有限空間容積的自身閉合的連續區，以科學論點推測宇宙在空間上是有限無邊的。
1937年，在兩個助手合作下，他從廣義相對論的引力場多項式推導入運動多項式，進一步闡明了空間——時間、物質、運動之間的統一性，這是廣義相對論的重大發展，也是愛因斯坦取得的最后一個重大成果。
相對論對于現代數學學的發展和現代人類思想的發展都有巨大的影響。
首先，相對論從邏輯思想上統一了精典數學學，使精典數學學成為一個完美的科學體系。
狹義相對論在狹義相對性原理的基礎上統一了牛頓熱學和麥克斯韋電動熱學兩個體系，強調她們都服從狹義相對性原理，都是對洛倫茲變換協變的，牛頓熱學只不過是物體在低速運動下挺好的近似規律。
廣義相對論又在廣義協變的基礎上，通過等效原理，完善了局域慣性長于普遍參照系數之間的關系，得到了所有數學規律的廣義協變型式，并完善了廣義協變的引力理論，而牛頓引力理論知識它的一級近似。
愛因斯坦
這就從根本上解決了先前數學學只限于慣性系數的問題，從邏輯上得到了合理的安排。相對論嚴格地考察了時間、空間、物質和運動這種數學學的基本概念，給出了科學而系統的時空觀和物質觀，進而使數學學的邏輯上成為完美的科學體系。
其次，開啟了微觀粒子世界的研究，為原子時代和民航時代的到來奠定了理論基礎。
狹義相對論給出了物體在高速運動下的運動規律，并提示了質量與能量相當，給出了質能關系式。這兩項成果對低速運動的宏觀物體并不顯著，但在研究微觀粒午時卻顯示了極端的重要性。由于微觀粒子的運動速率通常都比較快，有的接近甚至達到光速，所以粒子的化學學離不開相對論。質能關系式除了為量子理論的完善和發展創造了必要的條件，并且為原子核化學學的發展和應用提供了依據。
廣義相對論構建了建立的引力理論，而引力理論主要涉及的是天體。到如今，相對論宇宙學進一步發展經典物理相對論和量子物理，而引力波數學、致密天體化學和黑洞化學那些屬于相對論天體化學學的分支學科都有一定的進展，吸引了許多科學家進行研究。
1955年，愛因斯坦去世，一位荷蘭化學學家給出這樣的評論：在我們這一時代的數學學屋內經典物理相對論和量子物理，愛因斯坦將坐落最前列。他如今是、將來也還是人類宇宙中最有光輝的球星之一。