Man unterscheidet zwischen der speziellen Relativitätstheorie und der allgemeinen Relativitätstheorie. Die spezielle beschreibt das Verhalten von Raum, Zeit und Massen aus der Sicht von Beobachtern, die sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen.
Es wird behauptet, dass die Zeit nicht überall die gleiche ist, sondern von Bezugssystemen abhängt.
Für Betrachter die sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegten würde die Zeit unterschiedlich fließen und der Raum sich unterschiedlich gestalten.
Man kann sich nun vorstellen, dass von einem Zwillingspaar der eine im Raumschiff durchs Weltall fliegt während der andere auf der Erde bleibt. Beide sind 20 Jahre, als der eine Zwilling die Erde verlässt. Als er nach 20 Jahren seiner Zeitrechnung zurückkommt, ist er 40 Jahre, sein Bruder jedoch bereits 90 Jahre nach der Zeitrechnung auf der Erde. Man nennt dieses Phänomen das "Zwillingsparadoxon".
Das ruft auch den Effekt der Rotverschiebung (auch Doppler-Effekt) hervor:
Dieses Phänomen kennen wir alle. Beispiel: Ein Krankenwagen fährt einem mit Blaulicht und Sirene entgegen. Der Ton erscheint hoch. Sobald er aber vorbeifährt, wird der Ton immer tiefer. Das gleiche gilt für das Licht. Je weiter sich ein Körper von einem wegbewegt, desto weiter nach rot verschiebt sich sein Spektrum. Wenn ein Körper sich auf einen zu bewegt wird sein Spektrum nach blau verschoben. Dies ist besonders deutlich bei weit entfernten Galaxien zu erkennen.
Nach weiteren Überlegungen ergibt sich, dass Zeit sich dehnt, Masse sich vergrößert, Weg jedoch schrumpft, sobald ein Körper sich annähernd mit c (=Lichtgeschwindigkeit) bewegt.
Die Zeit dehnt sich, um so schneller sich der Körper bewegt.
Der Weg wird bei hoher Geschwindigkeit kürzer. Die Länge sinkt bei einem sich mit fast c bewegenden Raumfahrzeug im gleichen Maße, wie die Zeit sich dehnt. Die Masse eines Körpers steigt, sobald sich ein Körper schneller bewegt. D.h., eine sich mit fast c bewegende Rakete hat auch eine sehr hohe Masse und ist somit auch nur mit höherem Kraftaufwand zu beschleunigen.
In gleicher Weise hängt die Masse eines Objektes vom Bewegungszustand des Beobachters ab, der sie misst. Bewegte Massen erscheinen schwerer. Alle diese Phänomene machen sich erst bei Geschwindigkeiten bemerkbar, die im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit ins Gewicht fallen, so dass sie vor Einstein nicht aufgefallen sind. Nähert sich die Geschwindigkeit der des Lichtes, so strebt die Masse gegen Unendlich und damit auch der erforderliche Energieaufwand für eine weitere Beschleunigung.
Je schneller sich eine Masse bewegt, desto schwerer wird sie und desto mehr Energie muss aufgewendet werden um die Masse noch zu Beschleunigen.
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