Relativitas merupakan suatu subjek yang sangat penting karena berkaitan dengan pengukuran tentang dimana dan kapan sebuah kejadian terjadi dan bagaimana kejadian tersebut dianalisa menurut suatu kerangka acuan yang bergerak relatif terhadap kerangka yang lain. Relativitas terbagi menjadi dua bagian, yaitu relativitas khusus (special relativity) dan relativitas umum (general relativity).
Sejarah teori relativitas
1. Relativitas Newton
Teori relativitas berhubungan dengan kejadian-kejadian yang diamati dari kerangka acuan inersial. Kerangka acuan inersial adalah suatu kerangka acuan yang berada dalam keadaan diam atau bergerak terhadap acuan lain dengan kecepatan konstan pada suatu garis lurus.
2. Transformasi Galileo
Sebelum abad 19 mekanika Newton merupakan teori yang cukup sukses dalam menjelaskan permasalahan dinamika partikel atau benda saat itu. Dalam mekanika Newton ada suatu kerangka khusus yang disebut kerangka inersial dimana hukum Newton memiliki bentuk yang sama dalam kerangka tersebut. Kerangka inersial tersebut merupakan kerangka yang memenuhi Hukum I Newton, yaitu sebuah kerangka diam atau bergerak dengan kecepatan konstan relatif terhadap yang lain. Hubungan antara kerangka inersial satu dengan yang lainnya adalah melalui sesuatu yang disebut dengan transformasi galilean.
3. Teori Elektromagnetik Maxwell
Menjelang akhir abad 19 fenomena listrik dan magnet berhasil dirangkum dalam empat buah persamaan matematis oleh maxwell, yang disebut persamaan Maxwell untuk elektromagnetik. Kemudian teori elektromagnetik menjelaskan fenomena gelombang radio ditangan Hertz dan Young. Dari persamaan Maxwell tanpa sumber (vakum) ini diperoleh suatu konstanta universal yang disebut laju cahaya dalam vakum, yaitu c. Melalui hal tersebut dapat diambil suatu kesimpulan bahwa gelombang elektromagnetik dapat merambat tanpa medium.
4. Percobaan Michelson-Morley
Pada abad 19 para pakar fisika menggunakan hipotesa keberadaan eter sebagai medium perambatan gelombang elektromagnetik. Hipotesa eter menjelaskan bahwa alam semesta di jagad raya ini banyak dipenuhi eter yang tidak mempunyai wujud tetapi dapat menghantarkan perambatan gelombang. Percobaan eter menunjukkan bahwa medium eter itu tidak ada di alam ini. Micheson-Morley melakukan percobaan untuk mengukur kelajuan eter dengan alat interferometer. Kesimpulan hasil percobaan tersebut yaitu:
- Hipotesa yang tentang eter itu tidak benar dan menjelaskan bahwa eter di alam ini tidak ada.
- Kecepatan cahaya adalah besaran mutlak tidak bergantung pada kerangka acuan inersial.
5. Teori Relativitas Einstein
Teori yang dikemukakan oleh Einstein menjelaskan bahwa:
- Teori relati khusus, yaitu bertolak dari kerangka acuan inersial
- Teori relativitas umum, yaitu bertolak dari kerangka acuan yang bergerak dipercepat relatif terhadap acuan lain.