Det fanns emellertid flera problem som Newtons teori inte kunde förklara, och dessa problem pekade på behovet av en ny förståelse av universum:
* ljusets hastighet: Newtonian Physics antog att tyngdkraften agerade omedelbart på något avstånd. Emellertid visade experiment att lätta reser med en ändlig hastighet, vilket motsatte sig detta antagande.
* Perihelion Precession of Mercury: Mercurys bana runt solen var inte perfekt elliptisk, utan skiftade något över tiden. Newtonian Gravity kunde inte förklara denna avvikelse.
* Gravitationens natur: Medan Newtons lag förklarade hur tyngdkraften fungerar förklarade det inte vad den *är *.
Dessa problem ledde till att forskare sökte efter en ny teori som kunde redogöra för dessa avvikelser. Några av de viktiga utvecklingen innan Einstein inkluderade:
* Maxwells ekvationer: James Clerk Maxwells ekvationer av elektromagnetism i mitten av 1800-talet konstaterade att ljus är en elektromagnetisk våg. Detta stärkte ytterligare förståelsen att ljus reser med en ändlig hastighet och utmanade den omedelbara naturen av Newtonian Gravity.
* Michelson-Morley-experiment: Detta berömda experiment 1887 syftade till att upptäcka den hypotetiska "Luminiferous Aether" som tros bära ljusvågor. Experimentets nollresultat antydde emellertid att det inte finns någon sådan aether, vilket ytterligare motsäger den Newtonian ramverket.
Einsteins relativitetsteori, särskilt speciell relativitet (1905) och allmän relativitet (1915), gav en ny ram för att förstå universum. Det behandlade bristerna i Newtonian Physics av:
* Utmanar rymdets och tidens absoluta natur: Einsteins teori visade att utrymme och tid inte är absolut utan relativt observatörens referensram.
* Förklara ljusets ändliga hastighet: Det etablerade ljusets hastighet som en universell konstant, oberoende av observatörens rörelse.
* Definiera tyngdkraften som en krökning av rymdtiden: I stället för en kraft beskrev Einstein tyngdkraften som en vridning av rymdtiden orsakad av massiva föremål. Detta förklarade perihelion -precessionen för kvicksilver och andra fenomen.
Einsteins teorier revolutionerade vår förståelse av universum och gav grunden för modern kosmologi, astrofysik och andra vetenskapliga områden.
