É o quadro teórico que explica o comportamento do universo ao nível, ou seja, ao nível das galáxias, planetas, estrelas ou sistemas solares e outros corpos celestes. Qualquer teoria do movimento que tente explicar a maneira como as velocidades (e fenômenos relacionados) parecem variar de um observador para outro seria uma Teoria da Relatividade.
Tanto a teoria da relatividade geral quanto a teoria da relatividade especial. Ambos foram introduzidos pelo cientista Albert Einstein no início do século XX.
As duas teorias da relatividade lançaram as bases da física moderna e, graças a elas, pudemos compreender melhor o funcionamento do universo, bem como a estrutura do espaço e do tempo.
A teoria da Relatividade Especial: Primeiro diz: que a velocidade da luz é uma constante, isto é, não importa que referencial seja usado, a velocidade da luz não muda.
Da mesma forma, existem outras constantes: a carga elétrica e a fase de uma onda.
Segundo: Einstein declara que existe uma quarta dimensão: o tempo, portanto, o universo está dentro do que agora é chamado de cronotopo ou espaço-tempo, isso faz uma constante separada da anterior: a distância entre quaisquer dois pontos no universo não varia no espaço-tempo, para que isso aconteça, se dois pontos se afastam, o tempo e o espaço são distorcidos, mantendo o espaço-tempo constante.
Terceiro: massa e energia são equivalentes, de onde vem a equação E = mc2, que se traduziria como a energia de um corpo (em repouso) é igual à massa do corpo vezes a velocidade da luz elevada à segunda potência.
Quarto: as transformações de Lorentz, que eram uma curiosidade matemática já que praticamente todos os contribuintes e matemáticos as conhecem, mas sabiam exatamente como usá-las, foram usadas por Einstein em vez das transformações de Galieo (usadas por Newton) para explicar o movimento relativo e com eles para conseguir que a massa, o comprimento de um objeto e o tempo mudem com a velocidade, ou seja, explicam a distorção do espaço-tempo. Como as transformações de Galileu são um caso particular das transformações de Lorentz, poderíamos dizer que a mecânica newtoniana é um caso particular da mecânica relativística (ou teoria da relatividade).
Quinto: um observador não pode distinguir se seu quadro de referência é móvel ou estático, a menos que ocorra aceleração.
Sexto: As leis do universo se aplicam igualmente em qualquer referencial inercial.
Tornou-se necessário, quando certas anomalias no universo não podiam ser explicadas de acordo com a mecânica newtoniana ou a física clássica. Tem alguns antecedentes como as transformações de Lorenz, o fato de que a velocidade da luz não muda em nenhum referencial, o fato de Mercúrio se desviar da órbita prevista por Kepler e Newton sem a existência de outro corpo que o atraia. Não era o sol, para citar alguns.
