既然承认光速不变，我们就有了一个标准尺度，用这个尺度来量时间，这下可发现了一个大问题——原来时间却没有一个固定标准，它是相对的，可变的。这就碰到了牛顿经典物理学最要害的地方。牛顿认为时间和空间都是绝对的，自从上帝将它创造好后就在那里安安静静地存在，独立地存在，与外界任何事物无关。现在爱因斯坦说：“不，在两个做匀速直线运动的参照系中，一切自然规律都是相对的。”在这个参照系里观察是静止的，在那个参照系观察就可能是运动的，不单力学实验，连光学实验，任何实验也测不出绝对运动和绝对时间。因为我们用眼睛看表，看到的是表发来的光信号，而光的传播需要时间，我们所处的位置不同，看到的时间表面上相同，实际已经不同了。从月球到地球，光约走1.25秒，地球上红光一闪，一颗炸弹爆炸，在月球上的宇航员和地球上的人都“同时”看到了这一闪，可是实际上月球上的宇航员比地球上的人要晚看到1.25秒。我们平时总觉得同时，那是因为光速太快，这种误差根本觉不出来。所以爱因斯坦在给人讲相对论时常先在黑板上画一条白线，幽默地说：“请你们想象这是宇宙中的一条线，在这条线的每一个点上都挂着一块表。”他讲到高兴时常常过了点，便问前排的人现在几点，然后抱歉地说：“对不起，我给宇宙里的每一处都挂上一块表，可是没有能给自己口袋里挂一块表。”
在确定了光速不变，抛弃了牛顿的绝对时空观后，爱因斯坦得出这样几个重要结论。
第一个结论便是看来很不可信的“钟慢尺缩”。就是说，在运动中的钟会比静止时走得慢，尺子也会缩短。我们平时处在低速运动中当然不可能觉察，但是如果以每秒26万千米的速度运动时，一米的尺子就会缩成半米，地上过了一小时，运动中的时钟却才走了半小时。一个人要是坐上光子火箭到宇宙里去旅行，当他归来时会奇怪地发现，儿子已白发苍苍，而自己却还那样年轻。这样的实验我们当然还不能做，但是同样道理的实验却完全可以证明运动中的钟确实会变慢。前几回我们讲到原子的放射性时，已经知道了什么叫“半衰期”。某一种基本粒子的半衰期是固定不变的，因此我们可以把它看成是一个“钟”。根据相对论，运动粒子比静止粒子的半衰期就应该长一些，实验结果，从粒子加速器里出来的已接近光速运动的粒子比其他静止的粒子确实衰变得慢。
相对论的第二个结论是揭示了质量和速度的关系，运动中的物体比静止时质量增加。
第三个结论是讲质量和能量的关系，这就是那个极其著名的爱因斯坦方程：
E=mc2
过去我们讲过质量守恒定律和能量守恒定律，而爱因斯坦现在却把两个定律统一在一个公式里了。E是能量，m是质量，c是光速。从公式中可以看出，每一点物质，只要它有质量（这是当然的），哪怕是石块、木棍、尘埃都含有极大的能量，因为光速是一个很大的数字。比如1千克煤，完全燃烧后只能放出3.35×1014千焦的热，这只是它所蕴藏的极小的一部分能量，如果能把它的全部能量都释放出来就有9.04×1014千焦。这相当于一个大城市几年消耗的电力。而每克物质所含的能量就有8.37×1011千焦，可惜我们现在还没办法将它们全部释放出来。
