牛頓曾經嘗試透過“旋轉水桶實驗”來理解物體和運動的關係。在水桶剛開始旋轉的時候，裡面的水是沒有動的，而逐漸水才開始隨著木桶轉起來。

1687年，牛頓在其鉅作《自然哲學的數學原理》第一卷開頭定義之後的旁註裡，闡釋一個我們都可在家裡做的實驗──很多讀者不須要做就已經知道答案的實驗。那實驗很簡單，只要在天花板上吊個裝滿半桶水的水桶即可。裝好後我們便可開始做實驗：將吊繩轉緊後放手讓水桶旋轉，然後觀察水面。因為吊繩被扭緊的關係，水桶將開始慢慢往反方向旋轉；此時水桶裡的水並不跟著旋轉，因此水面尚可保持水平。但是慢慢地，水也開始跟水桶一齊旋轉，水面也將慢慢變成中間下凹周遭上凸的孤形。不久水桶將停止旋轉──但此時的水卻保持其中凹之弧狀繼續旋轉──然後開始往反方向旋轉。

牛頓認為，只有在絕對空間的固定參考系中，才能理解水的旋轉。因為我們只要看一下桶中的水，就能知道水是不是在旋轉了。因為水桶在旋轉時，作用在水上的力會形成凹陷的表面。

整體來說是很直觀的一種觀測和想法。

不過，馬赫則提出不同的看法。

也就是說，如果沒有參考系，就沒有辦法說清楚到底是誰在旋轉。

換句話解釋馬赫原理，當我們站在星空中，看著沿著弧線執行的星系時也會有類似的體驗。

所以要理解物體到底是不是自我旋轉，必須要有一個參考系。假如沒有恆星，那我們也就無法弄清楚地球是否在旋轉。而恆星的存在，也就證實了地球是相對於它在旋轉的。

馬赫原理中相對運動和絕對運動的原理，就影響了後來的愛因斯坦，讓愛因斯坦因此提出了相對論的學說。