누가 측정하는지를 명시하기
서로 움직이는 관측자가 사건의 시간과 거리를 측정하면 결과가 다를 수 있다. 상대성이론은 그런 차이가 아무렇게나 정해진다고 말하지 않는다. 관측자의 상태와 좌표계를 연결하는 구체적인 수학적 관계를 제시한다.
특수 상대성이론의 기준
특수 상대성이론에서는 모든 관성계에서 물리 법칙이 같은 형태를 가지며, 진공에서 빛의 속력이 관성 관측자의 상대 운동과 무관하게 같다는 원리를 사용한다.
이 원리들로부터 시간 지연과 길이 수축, 동시성의 상대성이 나온다. 다만 서로 다른 장소의 시계와 길이를 비교하는 데에는 측정 절차가 필요하다. 단순한 시각적 착시를 설명하는 주장과는 다르다.
중력을 다루는 방식
일반 상대성이론은 물질과 에너지가 시공간의 기하와 연결되며 자유롭게 움직이는 물체가 그 구조를 따른다고 설명한다. 중력을 평평한 공간 안의 힘으로만 보던 설명을 더 넓은 틀로 확장한다.
강한 중력 주변에서의 빛의 경로와 시계의 진행, 블랙홀과 중력파 같은 현상을 이 이론으로 연구한다. 중력이 약하고 속도가 충분히 느린 많은 상황에서는 뉴턴 역학이 좋은 근사로 남는다.
검증과 적용의 범위
물리 이론은 수학적 일관성뿐 아니라 관측과 실험에 맞는지 검증되어야 한다. 상대론적 효과는 정밀 시계와 위성 항법 등에서도 고려된다. 그렇다고 모든 일상 계산에서 복잡한 상대론적 식을 반드시 써야 하는 것은 아니다.