物理學的許多理論都是圍繞著一兩個核心觀念建構成一套體系。牛頓力學(Newtonian mechanics)的核心觀念是力。拉格朗日力學(Lagrangian mechanics)的核心觀念是拉格朗日函數。哈米頓力學(Hamiltonian mechanics)的核心觀念是動量與能量。

真實相對論力學的核心觀念是真實四維動量(real four-momentum)。所有其他力學觀念像質量、能量、三維動量全都是由四維動量而來。

四維動量最早是由閔考斯基在1908年提出。以閔考斯基空間整合力學的能量與三維動量成為一個四維向量。以四維向量空間表示是( E/c, p_x, p_y, p_z)，E是能量，c是光速，p是三維動量。也就是說，能量除以光速是四維動量在時間上的分量。其他三維動量仍然是質量乘以速度。

閔考斯基的四維動量是相對四維動量(relative four-momentum)，是相對於觀察者的觀念。沒有觀察者就沒有相對四維動量。

任何相對的物理觀念必然有來源。要麼是如力學的動能，純由觀察者產生；要麼是真實宇宙中有某種性質經過觀察者觀察而產生。相對四維動量是那一種呢？

真實相對論指出物體在真實宇宙中是一條極細長線形的四維超體。物體由物質(matter)組成。所花物質的量稱為積質量(accumulated mass)。積質量有相加性。在任何物體線上任取一點A。在A點之後任取一點B。在A與B之間任取一點C，則
  AB之間的積質量 = AC之間的積質量 + CB之間的積質量

在物體的線上任取一點A。在A的時間方向之前任取一點B。從B到A建立一個向量。向量的方向是從B到A的直線方向。向量的數值是BA之間的積質量除以BA之間線的長度。讓B趨近A得到的向量是物體線在A的向質量(vector mass)。向質量是積質量對於長度的變化率與方向。方向就是物體的線在A的向切線。前面已經詳細解說，向切線是速度的本源。向質量的數值是純質量(scalar mass)。純質量是相對論中各種質量的本源。將度量設定為閔考斯基度量，向質量成為真實四維動量。向質量是真實四維動量的本源。真實四維動量的數值是質量。本文此後的四維動量均指真實四維動量。

在閔考斯基空間中，物體的線就是物體的四維路徑。路徑長度是物體的原時。從四維動量的定義可以得出，物體在任何一個時刻的四維動量是固定的向量，不隨觀察者或參考系變化。據此可以得出，物體在任何一個時刻的質量是固定的純量，也不隨觀察者或參考系變化。

物體的四維動量可以用標準座標系描述。標準座標系是笛卡兒座標系。任選一點為標準座標系的原點。讓ct軸與真實方向重合。物體任何一點的四維動量的位置以(ct,x,y,z)表述。四維動量本身是一個向量以(p_ct, p_x, p_y, p_z)表述。

觀察者依據自己的座標系描述物體的相對四維動量。觀察點是座標系的原點。ct軸與觀察者的四維路徑在原點的向切線一致。與ct軸垂直的三維空間以x,y,z三根軸建構。物體的四維路徑與垂直三維空間交點的四維動量是相對於觀察者的四維動量，以(p_ct, p_x, p_y, p_z)表述。其中p_ct定義為物體對觀察者的相對能量(relative energy)，以E表示。所以四維動量成為(E, p_x, p_y, p_z)。

以觀察點建立的座標系只能描述物體與觀察者垂直三維空間切點的相對四維動量，不能表述物體其他點的相對四維動量。當觀察者的觀察點改變，座標系得隨之改變，除非觀察者的四維路徑符合真實慣性。

質量是四維動量的數值，依據閔考斯基度量
  m² = E² - (p_x² + p_y² + p_z²)。
讓p代表三維空間動量。公式成為
  m² = E² - p²

真實相對論的度量定義1秒=1光秒。因此時空單位轉換常數被省略。如果置入時空轉換常數c，公式成為
  E² -(pc)² =(mc²)²。
這是相對論力學最重要的公式。

以物體自身為參考系，質量稱為靜質量m₀。由於質量是固定的，不隨參考系改變。靜質量的值就是質量的值。數學意義一樣。然而從名稱可以看出兩者的物理意義並不完全相同。相對能量稱為靜能量E₀。由於三維動量p₀=0，所以E₀=m₀。公式加入時空單位轉換常數得到E₀=m₀ c²。雖然靜能量的值等於靜質量的值。但是一個是四維動量的分量，一個是四維動量的數值，物理意義截然不同。這點與愛因斯坦的質能等價(mass energy equivalence)觀念不一致。關於愛因斯坦的質能等價觀念後續會詳細討論。