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参考系
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参考系（又称参照系、参考坐标），在物理学中指用以测量并记录位置、定向以及其他物体属性的坐标系；或指与观测者的运动状态相关的观测参考系；又或同指两者。
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观测者参考系
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观测者参考系，或一般只称为参考系，是与观测者以及其运动状态相关的物理概念。在本文中所指的，是只和运动状态有关的参考系。不过，人们对此观点并无共识。在狭义相对论中，“观测者”和“参考系”一般是有分别的。这一观点认为，参考系是观测者加上一个右手正交坐标系，该坐标系由一组正交的空间矢量和与其垂直的一个时间矢量组成。本文并不使用这种狭义的观点。在广义相对论中，广义坐标系的使用是很常见的（参见独立球体外的引力场的史瓦西解）。_NEWLINE_观测者参考系有两种：惯性与非惯性参考系。惯性参考系中的物理定律都处于最为简单的形式。在狭义相对论中，这种参考系通过洛伦兹变换相互变换，其参数为快度。在牛顿力学中，惯性参考系定义为牛顿第一定律必须成立的参考系，也就是在这种参考系中的自由粒子要么以直线恒速运行，要么保持静止。它们之间以伽利略变换互相转换。_NEWLINE_与之相对的是非惯性参考系，当中的物理现象必须用到假想力才能解释。其中一个例子为位于地球表面的参考系。该参考系围绕地球中心旋转，因此造成一系列的假想力，如科里奥利力、离心力和引力。（这些力，包括引力在内，都是在真正的惯性参考系——自由落体——中不存在的。）
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量度仪器
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参考系的其中一方面在于，加载与参考系上的量度仪器有关的（如钟或长杆等）到底具有什么样的角色。本文不讨论这一问题，而这是在量子力学中牵涉到观测者与测量之间关系的一个课题。_NEWLINE_在物理实验中，实验室量度仪器静止位处的参考系称为实验室参考系。某些实验中的实验室参考系是惯性参考系，而另一些则不是（如在地球表面的大部分实验室都是非惯性参考系）。在粒子物理学中，一个常见的做法是把实验室参考系中的能量与动量转换到质心系中，这样可以简化计算过程。_NEWLINE_在思想实验中用到的钟或长杆等观测者的量度仪器，在实际实验中是以非常复杂的仪器取代，从而间接地做出测量的。这些仪器用到真空的属性，其原子钟根据标准模型运作，时间也必须根据引力时间膨胀做出调整。_NEWLINE_其实，爱因斯坦认为钟和长杆应该由更基础的物体取代，如原子和分子等。
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备注
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以上的例子作了一些假设。比如牛顿使用的是世界时，因此两个相互以高速均速运动的钟的时间流逝率永远是一样的。他认为一个参考系中的时间流逝率应该和所有其他参考系中的一样。也就是说，所有参考系的时间流逝率都和一个绝对的世界时相同，并不取决于参考系的位置和速率。爱因斯坦于1905年在他的狭义相对论中延伸了这一概念，并假设所有物理定律在所有的惯性参考系中都相同（包括光在真空中的速度），在这种原理下参考系之间的变换方法称为洛伦兹变换。_NEWLINE_另外，惯性参考系的定义并不局限于三维欧几里得空间。牛顿所用的为简单的欧几里得空间，但广义相对论则用一种更为广义的几何。就拿椭球体的几何为例，其中的自由粒子定义为沿着测地线均速移动或静止不动。两个自由粒子可以在表面上的同一点开始，以均速向不同方向运行。一段时间后，两个粒子会在椭球体的另一边会和相撞。粒子均以均速运行，符合没有外在施力的定义；没有加速度，也就符合了牛顿第一定律。因此这两个粒子位于惯性参考系当中。它们最后的相撞是椭球体的几何造成的。类似地，人们现在相信存在一种称为时空的四维几何，而这种几何能够解释为什么两个有质量的物体在没有外力的情况下会互相靠近。时空的曲率取代了牛顿力学和狭义相对论中的引力。