Relativitätstheorie
Man unterscheidet zwischen der allgemeinen Relativitätstheorie und der speziellen Relativitätstheorie. Beide wurden von Albert Einstein 1915 bzw. 1905 entwickelt.
Die spezielle Relativitätstheorie sagt zunächst aus, dass es keinen absoluten Maßstab für die Geschwindigkeit gibt - die Geschwindigkeit eines Objektes (oft wird von Systemen gesprochen) kann nur relativ zu einem anderen System gemessen werden. Einstein geht von einigen wenigen Postulaten aus, z.B.: die Lichtgeschwindigkeit ist von der Bewegung eines Systems unabhängig. Darauf aufbauend zieht er Schlüsse und stellt Gleichungen auf. Eine davon ist die berühmte Äquivalenz von Masse und Energie: E = m * c². Andere Folgerungen: einem (relativ!) ruhenden Beobachter erscheint die Zeitspanne in einem bewegten System größer (Zeitdilatation, d.h. die Astronauten in einem schnellen Raumschiff altern langsamer als die Menschen auf der Erde) und die Länge eines bewegten Gegenstandes erscheint ihm in Bewegungsrichtung verkürzt. Somit sind Zeit und Raum relative Begriffe. Die Masse eines Körpers hängt von seiner Geschwindigkeit ab, sie nimmt mit steigender Geschwindigkeit hyperbolisch zu. Ein Körper kann nicht über die Lichtgeschwindigkeit hinaus beschleunigen, da bei Erreichen derselben seine Masse unendlich würde.
Die allgemeine Relativitätstheorie beschreibt die Gravitation als Verformung der Raum-Zeit durch Massen. Schon 1919 wurde die Überlegenheit der allgemeinen Relativitätstheorie über die bis dahin als korrekt angesehene Newtonsche Gravitationstheorie beobachtet. Arthur Stanley Eddington organisierte eine Expedition, die bei einer Sonnenfinsternis die scheinbare Verschiebing von Sternen nahe der Sonne feststellte. Dennoch blieb diese Theorie lange umstritten, bis weitere Voraussagen der Theorie experimentell bestätigt wurden.
Eine Voraussage der Allgemeinen Relativitätstheorie ist, daß das Universum nicht stabil sein kann, sondern entweder expandieren oder kontrahieren muß. Zur Vermeidung dieser Folgerung hatte Einstein die kosmologische Konstante in die Theorie eingefügt, die ein stabiles Universum garantieren sollte. Als dann die Expansion des Universums beobachtet wurde, nahm Einstein diese Konstante wieder aus der Theorie heraus und bezeichnete sie als "die größte Eselei meines Lebens". Heutige Beobachtungen deuten jedoch darauf hin, daß die kosmologische Konstante dennoch existiert, wenngleich sie einen anderen Wert hat als für ein stabiles Universum nötig wäre.
Eine weitere Voraussage der Allgemeinen Relativitätstheorie sind Schwarze Löcher. Auch an diese mochte Einstein nicht glauben, und er meinte, es müsse einen Mechanismus geben, der die Entstehung solcher Objekte verhindert. Heutige Beobachtungen legen aber nahe, daß es solche schwarzen Löcher tatsächlich im Weltall gibt.
Im Dritten Reich galt die Relativitätstheorie wegen Einsteins jüdischer Abstammung als "jüdische Physik" und wurde daher abgelehnt.
Viele Voraussagen, z.B. die oben genannte Zeitdilatation, konnten inzwischen experimentell bewiesen werden.