提起愛因斯坦的相對論，大家往往首先想到的是時間旅行，四維時空這些充滿科幻色彩的詞而覺得它充滿了神祕而對其敬而遠之。其實相對論和量子力學一樣，都是基於數學基礎建立起來的並經過嚴格驗證的理論。我們之所以覺得它們神祕是因為它們得出的結論顛覆了我們日常經驗的直覺，但只要我們從正確的角度去了解它們，其實也不是不能有所感悟。當然，相對論所涉及到的數學物理知識的確很深奧，但我們可以撇開那些深奧的部分先從最簡單的角度去著手。
相對論分為狹義相對論和廣義相對論，我們先從最簡單的角度看看狹義相對論。在討論狹義相對論的時候，我們首先要明確兩個基本前提，一是一切物理定律在所有慣性參考系中是等價的，這很好理解，另一個就是光速是不變的。怎麼理解光速不變呢？我麼都知道在實際生活中，速度是相對的，比如我們站在鐵軌旁，一輛100m/s的火車經過，如果火車上有一個人沿著火車前進的方向以1m/s的速度走動，那麼相對於我們來說，看那個人的速度是101m/s，但對火車上的其他人來說，這個人的速度是1m/s，但對於光來說卻不是這樣，光的速度是恆定不變的，也就是說如果把那個人換成是光，無論對車上的人還是車下面的人，光速都是不變的。不管我們迎著光還是揹著光去測量光速，它都是定值，這也是經過大量實驗所驗證的。只要我們理解光速的不變性，我們甚至可以用初中的知識來推導出時間和尺度的相對性。
如圖所示，假設我們從地面上觀察一個飛船，從A處飛到B處，同時飛船上有一個光，從底部運動到頂端，那麼在地面上的人看來，飛船走的距離是vt，光走的距離是ct，而飛船上的人則看到光走的距離是ct‘，其中假設t是地面上人觀察這一過程所花的時間，t’是飛船上人觀察這一過程的時間，這三個距離則組成一個直角三角形，根據勾股定理我們可以得到(ct’)2+(vt)2=(ct)2
由此可見，雖然是同一過程，但飛船上的時間相對地面的時間的確是不一樣，時間的確是相對的。這一結論已經過實驗的證明，我們平常很難感覺到時間的相對性是因為我們的速度相對光速太慢了，哪怕以超音速飛機為例，按照音速340m/s來計算，340x340/c2=0.00000000000128，帶入上式後基本上t‘=t。通過上面的式子我們很容易看出，隨著速度的不斷變大，時間的相對性也就越明顯。當以光速運動時，t’=0，這就是時間靜止的由來，當速度大於光速，根號下就是負數，計算出來就是虛數，這就是大家認為我們可以以超光速的速度穿越時空進行時間旅行的原因。
基於此甚至產生了一個著名思想實驗，即雙生子佯謬。假設有一對雙生兄弟，其中一個跨上一宇宙飛船作接近光速的長程太空旅行，而另一個則留在地球。結果當旅行者回到地球后，我們發現他比他留在地球的兄弟更年輕。但如果以飛船上旅行者的角度觀察，旅行者自己是靜止的，地球上的兄弟在做近光速運動，那麼地球上的時間則變慢了，當旅行者返回時地球上的兄弟更年輕才對，可見，從不同的角度分析其結論是不同的，而且是相互矛盾的。究竟是乙比甲年老了許多還是甲比乙年老了許多？還是兩者都錯了，二人應該一樣年輕？這個命題就叫做“雙生子佯謬”。由於地球可近似為慣性系，甲要經歷加速與減速過程，是變加速運動參考系，真正討論起來非常複雜，因此這個愛因斯坦早已討論清楚的問題，被許多人誤認為相對論是自相矛盾的理論。如果用時空圖和世界線的概念討論此問題就簡便多了，只是要用到許多數學知識和公式。但我們可以這麼去理解，其實無論他們怎麼比較，都是他們各自以自己的體系去和別的體系去比較，但如果他們只跟自己比較，其實感覺到的時間流逝是一樣的，旅行者對自己衰老速度的感覺和地球上他兄弟對自己衰老速度的感覺是一樣的，不會說因為你運動快就感覺自己衰老速度變慢。也就是說時間在同一個系統中快慢的感覺是一樣的，只有在跟其他體系做比較時，才會相對它體系存在差異。狹義相對論還存在另外一種效應即尺縮效應。可以採用同樣的方法，證明運動物體的長度隨觀察者與運動物體之間的距離的減少，還存在長度伸長的效應。通過以上討論，我們清楚了，同時性是相對的還是絕對的取決於觀察時間的方法，離開這一點強調同時性是相對的還是絕對的是沒有意義的。即使按照同時性是相對的觀點，時間除了膨脹效應外，還應有收縮的效應，所以說雙生子佯謬本身是不存在的。
另外愛因斯坦還推導出了質速關係，即
表明，物體的慣性質量並非一個不變的常數，而是會隨著速度v的加快而變大。當速度v趨於光速c時，原本靜質量只有m0的物體，運動質量m會增大到無窮。這也是為什麼對於那些擁有靜質量的物體，光速是不可能達到的極限；而對於那些沒有靜質量的物體，光速就是它們的唯一所能運動的速度。結合牛頓定律往下推，就可以得到大名鼎鼎的質能方程
質能方程則揭示了質量和能量在本質上是等價的，為原子彈氫彈等核武器的研究提供了理論基礎。
以上就是狹義相對論所涉及到的一部分大家都喜聞樂見討論的內容。而廣義相對論其實是將相對論效應擴展至非慣性系：引力等同於時空彎曲。簡單說，就是萬有引力只是表象，真實的原因是物質的質量導致了它周圍的時空發生了彎曲，物質在彎曲空間中做最短線運動。換句話說就是物質引起周圍時空的彎曲，時空的彎曲決定了周圍物質的運動方式。廣義相對論還預言了黑洞、引力波等，這些也都得到了證實。
當然，其實相對論所涉及到的理論遠不是文中所講的那麼簡單，但只要我們敢於先從最簡單的角度入手去嘗試瞭解它，它才會變得不那麼神祕與高深，從而幫助我們更理性和深刻的認識這個世界。