Suhteellisuusteoria
Erityinen suhteellisuusteoria, joka tunnetaan myös suppeana tai erikoisena suhteellisuusteoriana, on nykyisen fysiikan vallitseva käsitys tilasta, ajasta ja sähkö­magnetismista. Albert Einstein julkaisi erityisen suhteellisuusteorian 1905. Se pätee vain inertiaalikoordinaatistoissa eikä kykene käsittelemään kiihtyvää (tai hidastuvaa) liikettä. Erityinen suhteellisuusteoria on yksi tarkimmin verifioiduista fysiikan teorioista. Siihen liittyvät ilmiöt ovat jokapäiväisiä muun muassa hiukkas- ja astrofysiikan tutkimuksessa. Erityisen suhteellisuusteorian matematiikka on helposti omaksuttavissa, ja joitakin sen tuloksia esitellään jo lukion fysiikassa. Se on myös yhteensopiva kvanttimekaniikan kanssa.
Klassinen mekaniikka
Klassinen mekaniikka kuvaa kappaleiden liikettä huomattavan suurella tarkkuudella edellyttäen, että kysymys on huomattavasti yksittäistä atomia suuremmista kappaleista ja että niiden nopeus on paljon pienempi kuin valonnopeus. On kuitenkin osoittautunut, että hyvin suurella nopeudella (suunnilleen yli yksi kymmenesosa valonnopeudesta) liikkuviin kappaleisiin Newtonin mekaniikka ei sovellu, vaan tällöin on sovellettava suppeaa suhteellisuusteoriaa. Pienellä nopeudella liikkuviin kappaleisiin sovellettuna suhteellisuusteoria johtaa kuitenkin suurella tarkkuudella yhtäpitäviin tuloksiin Newtonin mekaniikan kanssa, jota tämän vuoksi voidaan edelleen käyttää. Yleinen suhteellisuusteoria taas kuvaa gravitaatiota tarkemmin kuin Newtonin gravitaatiolaki. Klassinen mekaniikka ei myöskään sovellu atomin suuruusluokkaa oleviin tai vielä pienempiin kappaleisiin, vaan tällöin on käytettävä kvanttimekaniikkaa.