广义相对论的基石是等效原理与广义相对性原理。等效原理分为弱等效原理和强等效原理。弱等效原理指出引力质量和惯性质量相等，强等效原理进一步说明，即使在受引力和等量惯性力影响的空间中，从事任何物理实验的结果也将相同。尽管有许多学者致力于等效原理的验证，但目前的实验数据并未证明其存在任何破缺。
广义相对性原理则表明，在任何参考系中，物理定律的形式保持不变。这一原理是广义相对论得以成立的关键。物理学家在普通物理学中，用弱等效原理描述：在均匀恒定引力场影响下的惯性系与不受引力影响、但以恒定加速度运动的非惯性系内，所有物理现象都是相同的。
广义相对论基于狭义相对论。如果狭义相对论被证伪，整个理论的基础将崩溃。在经典力学中，质量有两种不同的表述：引力质量和惯性质量。引力质量是物体受到引力作用的量度，而惯性质量则是物体抵抗加速度的量度。
实验结果表明，引力质量和惯性质量相等。然而，这种等同性并非显而易见。牛顿意识到这种等同性背后可能隐藏着未解之谜，而爱因斯坦则发现了这条通往替代牛顿理论的道路。
日常经验验证了这种等同性。两个物体（轻重不同）以相同的速度“下落”，因为重物对加速度的抵抗更大。这表明，引力场中的物体加速度与其质量无关。伽利略首次注意到这一现象，而广义相对论的核心之一正是引力质量和惯性质量的等同。
爱因斯坦为了解释引力质量和惯性质量的等同，提出了等效原理。这一假设指出，一个惯性系相对于伽利略系被均匀加速时，可以通过引入均匀引力场来认为它静止。这意味着，物体的两种质量相等是一个自然推论。
通过假定存在均匀引力场，爱因斯坦将惯性系视为伽利略系，在其中研究力学规律。这确立了广义相对论的第五个原理，即等效原理。
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