시간
여기서 빛의 속도는 어떠한 경우에도 299,792,458m/sec 로 일정하다는 기본 가정에 따라 기존의 갈릴레이의 상대성 이론은 부정되게 되는데, 그 이유는 빛의 속도에는 어떠한 다른 속도도 더해지거나 감해질 수 없기 때문이다. 또한 이러한 광속 불변의 원리에 따라 ‘빛시계’를 가정하면, 움직이는 물체 안에서 시간은 더디게 간다는 결론을 도출 할 수 있다. 빛 시계는 일정한 거리를 위아래로 한 번 왕복하고 돌아오면 1초가 지나는 시계이다. 이 시계를 움직이는 기차 안에 두면, 이 빛이 이동하는 거리는 기차 밖에 있는 빛 시계의 빛이 이동하는 거리보다 길어지게 된다. 빛은 언제나 같은 속도로 움직이기 때문에 결론적으로 기차 안의 시간은 느리게 가게 되는 것이다.
현대물리학
이러한 이론에 기반해 있던 당시에 두가지 중대한 문제가 있었는데, 먼저 1851년에 프랑스의 피조는 움직이는 유체를 통과하는 빛의 속도가 뉴턴 역학에서의 속도 합성 공식과 합치하지 아니한다는 사실을 발견했다. 뉴턴 역학에서는 속도 formula_1로 일정하게 움직이는 기차에 탄 사람이 기차에 탄 사람이 기차에 대해 다시 속도 formula_9로 움직일 경우 정지한 관찰자가 볼 때 이사람의 속도는 formula_10로 나타난다. 그런데 피조의 실험에서는 속도 formula_1로 움직이는 유체 속에서 진행하는 빛의 속도가 정지한 관찰자에 대해 formula_12가 아니라 formula_13였던 것이다.