W ramach fizyki newtonowskiej pojawia się pojęcie czasu absolutnego. Mamy wtedy na myśli, że upływ czasu jest identyczny we wszystkich układach odniesienia i nie zależy od ich własności.
Interesującym zjawiskiem jest tak zwana dylatacja czasu, oznacza ona, że wskazówka zegara przesuwa się wolniej w układzie poruszającym się w stosunku do identycznego zegara znajdującego się w układzie spoczynkowym.
Słynny stał się już paradoks bliźniąt. Polega on na tym, że mamy dwóch bliźniaków, z których jeden udaje się w długą podróż poza nasz układ planetarny i porusza się z prędkością bliską prędkości światła. Po kilku latach postanowił on jednak wrócić na Ziemię i spotkać się ze swoim bliźniakiem. Jednak, gdy doszło już do spotkania, okazało się, że brat, który pozostał na Ziemi znacznie się postarzał w stosunku do tego, który wyruszył w kosmos. Można by to wyjaśnić właśnie poprzez dylatację czasu. Dla bliźniaka poruszającego się z dużą szybkością czas płynął wolniej, niż to miało miejsce na Ziemi.
Paradoks ten przestaje być paradoksem, jeśli sięgniemy do Teorii Względności Einsteina. Einstein udowodnił, że zdarzenia, jakie mają miejsce w różnych układach poruszających się ze stalą prędkością względem siebie, są sobie równoważne. Jak to się ma do odmiennego procesu starzenia się obu braci? W tym przypadku nie mamy wcale do czynienia z paradoksem. Nie możemy mówić o równoważności zjawisk zachodzących w układach związanych z obydwoma bliźniakami, ponieważ układ odniesienia tego z braci, który wybrał się w podroż nie jest układem inercjalnym, to znaczy nie porusza się ze stalą prędkością.
STW Einsteina opiera się w zasadzie na dwóch założeniach:
- Wartość prędkości światła c mierzona w próżni jest taka sama we wszystkich układach odniesienia i wynosi 299 792 458 m/s.
- Jednakowe prawa fizyki obowiązują we wszystkich inercjalnych układach odniesienia.
Bardzo ważną konsekwencja teorii Einsteina jest równoważność energii i masy, co zapisujemy w postaci: E=mc2
