现在假定这两位观察者观察从机尾向机头旅行的一个光脉冲。正如在上例中的，对于光从它的机尾发射直至在机头吸收旅行的距离，他们相互不同意。由于速度是旅行距离除以所用的时间，这意味着如果他们在脉冲旅行的速度——光速——上同意，他们就对在发射和吸收之间的时间间隔上不同意。
在这里使事情变得奇怪的是，尽管两位观察者测量不同的时间，他们却在看相同的物理过程。爱因斯坦没有企图为此建立一个人为的解释。他得出一个逻辑但却惊人的结论，花费时间的测量，正如旅行距离的测量，依赖于进行测量的观察者。这个效应是爱因斯坦1905年论文中的理论关键之一。这个理论被人称作狭义相对论。
如果我们考虑两位观察者看着一个钟，我们就能看到这个分析如何应用于计时仪器。狭义相对论认为，依据相对于钟静止的观察者，钟走得较快。对于相对于钟非静止的观察者，钟走得较慢。如果我们将一束从机尾向机头传播的光脉冲比喻作钟表的滴答声，我们看到，对于一位地面上的观察者该钟走得较慢，因为光速在那个参考系中必须旅行较大的距离。但这个效应与钟的结构无关；它对所有的钟，甚至我们自己的生物钟都成立。
没有理由相信麦克斯韦方程中的速度参数是相对于地球测量的速度。他的方程毕竟适用于整个宇宙。有一时期被考虑到的另外一种答案是，他的方程指明的光速是相对于一个之前未被检测出来过的穿透整个空间的媒质。这个媒质被称为传光的以太，或者简短地就称为以太。这是亚里士多德相信充满地球之外的整个宇宙的物质，为这种物质取的术语。电磁波通过其中传播的媒质可能会是这种假定的以太，正如声通过空气传播一样。如果以太存在的话，就有一个静止的绝对标准(那就是，相对于以太静止)并因为也存在一个定义运动的绝对方式。以太就会为遍及宇宙整体提供一个优越的参考系，相对于它可测量任何物体的速度。这样从理论的依据假定了以太的存在，并使一些科学家去寻找一种研究它的方法，或者至少去确认其存在。其中的一位科学家便是麦克斯韦本人。
如果你对朝着声波穿越空气疾走，波就较快地向你接近，而如果你疾走离开，波就较慢地向你接近。类似地，如果存在以太，光速就会依你相对于以太的运动而变化。事实上，如果光的行为和声一样，正如搭乘超音速喷气式飞机的人永远听不到从飞机后面来的任何声音，因而足够快穿越以太运动的旅客也能够跑得比光波更快。从这类考虑开始研究，麦克斯韦建议一个实验。如果存在以太，那么在地球围绕太阳公转时，它必须穿越它运动。并且由于地球在一月份旅行的方向和例如四月或七月比不同，人们应能观测到在一年的不同时期光速的微小差别。
皇家学会会刊的编辑说服麦克斯韦不要发表他的思想，他认为的该实验行不通。但在1879年，在他48岁死于痛苦的胃癌之前不久，麦克斯韦就这个主题致信一位朋友。这封信在他死后发表于《自然》杂志。一位名叫阿尔伯特·迈克耳孙的美国物理学家是从那里读到此文的其中一人。从麦克斯韦的猜测获得灵感，迈克耳孙和爱德华·莫雷于1887年实现了一个非常灵敏的实验，这实验是设计来测量地球穿越以太的速度。他们的想法是比较两个成直角的不同方向的光速。如果相对于以太的光速是一个固定的数，那么测量就应该揭示出依光束方向而不同的光速。但是迈克耳孙和莫雷没观测到这种差别。
迈克耳孙和莫雷实验的结果很显然与电磁波通过以太传播的模型相冲突，而且应该把以太模型抛弃。但是迈克耳孙的目的是测量地球相对于以太的速度，不是去证明或证伪以太假设，而他的发现没有使他得出结论，以太不存在。也没有其他人得出那个结论。事实上，1884年著名的物理学家威廉·汤姆孙爵士(开尔文勋爵)说：“以太是动力学中我们确信的仅有物质。有件事物我们确信无疑，那就是传光以太的实在性和本体性。”
你怎能不顾迈克耳孙——莫雷实验结果还继续确信以太呢？正如我们说过，经常发生的事是，人们利用不自然的特别的附加物试图挽救模型。有些人假定地球拖曳以太跟着它走，这样我们实际相对于它没有运动。荷兰物理学家亨利克·安东·洛伦兹和爱尔兰物理学家乔治·弗朗西斯·菲兹杰拉德建议，在一个相对于以太运动的参考系中，也许由于某种还未知的机械效应，钟会变慢而距离会缩短，所以人们仍然测量光具有相同速度。这种挽救以太概念的努力几乎继续了二十年，直至一位在伯尔尼专利局的年轻不知名的职员阿尔伯特·爱因斯坦发表一篇非凡的论文。
当爱因斯坦于1905年发表他的题为“论动体的电动力学”论文时，他才26岁。在该论文中，他做了一个简单的假设，物理定律，尤其是光速对于所有均匀运动的观察都应该显得相同。结果，这个观念需要我们有关空间和时间概念的一场革命。为了知道为何，想象两个在喷气式飞机的相同地方但在不同时刻发生的事件。对一位在飞机上的观察者而言，那两个事件之间具有零距离。但是对于在地面上的第二位观察者这两个事件被分开的距离是飞机在两个事件之间的时间里旅行的距离。这显示了，两位相对运动的观察者在两事件的距离上意见不同。