相对论的发展是一个长达300余年的思想过程，在爱因斯坦1915年奠立广义相对论的那一刻达到了顶峰。相对论是纯粹理性思维的胜利，是物理现实的内在和谐与数学表达的形式美学之间完美的相互激励，是严谨的日耳曼文化与浪漫的拉丁文化的灿烂结晶。物理规律的变换不换性是相对论的核心思想。沿着朴素相对论、伽利略相对论经由狭义相对论抵达广义相对论，这一条绵密的思想河流上有激动人心的关于物理学创造的历史画卷。
由中科院物理所研究员曹则贤所著《相对论-少年版》一书为我们展示了这一画卷的深刻与动人之处。
伽利略是物理学的奠基者，单摆公式、落体公式和惯性定律皆出自其手。在惯性参照框架中，一个不受外力的物体会保持静止或者匀速直线运动的状态。相互间作匀速直线运动的参照框架，若其一为惯性参照框架，则全部都是惯性参照框架。伽利略发现置身于匀速运动的船舱内，人对周围环境的观察不能判断船是否在运动。
力学实验不能区分相互间作匀速运动的参照框架。伽利略相对论可用数学表述如下：若描述物理规律的方程为 f(r, t; λ)=0，则对任意常数 v0，f(r+v0t, t; λ)=0 成立。1909年，人们把相关的时空坐标变换 r'=r+v0t，t'=t 称为伽利略变换。牛顿力学满足伽利略相对论，但电磁学却不满足，这为日后相对性思想的进一步拓展埋下了伏笔。
惯性定律后来成了牛顿第一定律，摆脱对惯性参照框架的依赖是推广狭义相对论的原初动机之一，广义相对论的一大进步是修正了惯性运动的概念。
伽利略相对论常被诠释为惯性的体现。一个支撑伽利略相对论的实验是匀速运动体系内，自由落体过程同静止体系中的自由落体过程是一样的。你在行驶中的大船的垂直桅杆顶部释放一个铁球，它会砸在桅杆的基部。在一个岸上的观察者看来，船匀速向前运动，而球的运动是匀速运动加上落体运动。
球作为船之成体系的一部分，它和船具有同样的向前的恒定速度。球砸到甲板时，船和球向前走过了同样的距离，因此球必然会砸在桅杆的基部。这里暗含的另一个重要内容是，描述运动的位置、速度和加速度都是矢量，而矢量是具有可加性的。将速度乘上时间，加速度乘上时间的平方，就变成了和位置矢量同样的数学对象—本来就是运动造成的位移矢量。
一个抛体的动态位置矢量，就是其初始位置矢量，同匀速运动造成的位移矢量以及自由下落造成的位移矢量之和，即 r=r0+v0t+½gt2，其中 g 是重力加速度矢量。运动的分解与求和，对应的是数学上矢量的分解与求和。
伽利略在研究自一个斜坡滚下的小球在对面斜坡上爬升的问题时，发现小球在对面斜坡上的爬升高度接近初始高度。在没有摩擦的极限情形下，小球的爬升高度应等于初始高度，而与斜坡的倾斜程度无关。
那么，若对面斜坡的倾角为零，也即根本没有坡只有平面，则小球追求上升到初始高度的努力会表现为一直往前运动下去。由此，伽利略得出了运动的惯性定律：一个不受外力影响的物体会保持原有运动状态。这个惯性定律后来成了牛顿第一定律。后来的广义相对论之于狭义相对论的一大进步是对惯性运动概念的修正。