1887年至1905年之间科学家们做过几次尝试，以挽救以太理论。最著名的是荷兰物理学家亨德里克·洛伦
兹做的，他企图按照当物体和钟表通过以太运动时分别收缩和变慢，去解释迈克耳孙、莫雷实验的结果。然而，
1905年一位瑞士专利局的直到当时还默默无闻的职员阿尔伯特·爱因斯坦在一篇著名的论文中指出，只要人们
愿意抛弃绝对时间的观念，以太的观念就纯属多余。法国著名的数学家亨利·庞加莱几周之后提出了类似的观点。
爱因斯坦的论证比庞加莱更接近物理，后者把这个问题看成纯粹是数学的，而且至死不接受爱因斯坦的理论解释。
顾名思义，爱因斯坦相对论的基本假说陈述道，对于所有无论以任何速度自由运动的观察者，科学定律必须相同。
这适用于牛顿运动定律，但是爱因斯坦现在将这种思想推广，包括了麦克斯韦理论。换言之，由于麦克斯韦理论
指出光速具有给定的值，任何自由运动的观察者，无论离开或趋近光源多块，他们都一定会测量到同样的值。这个
简单的思想当然解释了麦克斯韦方程中光速的意义——而且不必使用以太或者其他任何优越的参考系——此外它
还有某些令人印象深刻的而且通常是反直觉的推论。
例如，要求所有观察者必须在光行进多快的问题上取得一致意见，迫使我们改变时间的概念。再次想象快速行进的
火车。我们在第四章看到，虽然在火车上把乒乓球打得上上下下的某人会说，球只行进了几英寸，但是站在站台上
的某人会觉得球大约行进了40米。类似地，如果火车上的观察者发出闪光，这两位观察者在光行进的距离上不能
取得一致意见。由于速度是距离除以时间，如果他们在光行进的距离上意见不一致，那么让他们在光速上意见一致
的唯一办法是，他们关于该行程所花费的时间上的意见也不一致。换言之，相对论使绝对时间的观念寿终正寝！
相反，每个观察者必须拥有自己的时间测量，由他自己携带的钟表所记录，而不同观察者携带的同样的钟表并不一
定同步。
在相对论中没有必要引进以太的观念，正如迈克耳孙-莫雷实验所显示的，根本检测不到以太的存在。相反，相对
论迫使我们从根本上改变空间和时间观念。我们必须接受，时间不能完全地和空间分离并且独立于它，而是和它
相结合，形成一个称做时空的客体。这些都是不容易掌握的思想，甚至连物理学家们也花了许多年才普遍接受相
对论。爱因斯坦能够孕育出相对论，展现了他无与伦比的想象力。他还从相对论导出许多推论，尽管它似乎会引出
古怪的结论，这显示了他对自己逻辑的自信。
我们可以用3个数或坐标来描述空间中一点的位置，这是一个常识。例如，我们可以说房间中的一点距离一堵墙7
米，距离另一堵墙3米，而且比地板高5米。或者我们可以指明一个点处于一定的纬度、经度以及海拔。我们可以
自由使用任何3个适当的坐标，尽管它们只在有限的范围内有效。根据皮卡迪里广场以北和以西多少英里，以及高
于海平面多少英尺来指明月球的位置是不现实的。相反，我们可以按照离开太阳的距离，离开行星轨道面的距离，
以及月球到太阳的连线和太阳到附近的恒星例如比邻星连线的夹角来描述它。这些坐标甚至在描述太阳在我们星系
中的位置，或者我们的星系在本星系群中的位置时，也没有太多用处。事实上，我们可以用一组相互交叠的坐标碎
片来描述整个宇宙。在每一点碎片中，我们可用3个坐标的不同集合来指明一点的位置。
在相对论的时空中，可用4个数或坐标来指明任何事件——也就是在特定时刻在空间中特定点发生的任何事。重说
一遍，坐标的选择是任意的：我们可以利用任何3个定义得很好的空间坐标和任何时间测度。但是在相对论中，不
可能真正地区分空间和时间坐标，如同不可能真正地区分任何两个空间坐标一样。我们可以选择一组新的坐标，比
如说第一个空间坐标是旧的第一个和第二个空间坐标的组合。于是，为了测量地面上一点的位置，我们可以利用
皮卡迪里东北多少英里和西北多少英里，来替代在皮卡迪里以北多少英里和以西多少英里去测量。类似地，我们可
以使用新的时间坐标，它是旧的时间（以秒为单位）加上皮卡迪里往北的距离（以光秒为单位）。