愛因斯坦的基本原則不僅導致了與牛頓力學相衝突的結論，也引起了“空間”和“時間”在用法上的巨大變化。物理規律包含了對於現象的描述，這些現象的影響既可以通過測量杆和測量時鍾來觀察，其絕大部分也可以從愛因斯坦的基本假設中推導出來。
為了得到上述k依賴於v的關係，我們需要知道光從S發出、經M反射、又回到S的時間。假設在實驗室L中用一個測量時間的裝置（懷表、掛鍾、單擺、沙漏等等），來測量光線反射的時間間隔。記住光速不變（constancy of the velocity of light）的原理，即無論光源本身的速度v多大，它發出的光線，其傳播距離除以傳播時間都等於常數c。我們用參考係L中的碼尺測量光源與鏡子之間的距離為d，而用參考係F中的碼尺測量這個距離為d*。因此，如果我們把參考係L中光線從S發出、被M反射又回到S的事件時間間隔定為t，把參考係F中觀察的這一事件時間間隔為定t*，就有c=2d/t且c=2d*/t*，從而有t*/t=d*/d=k（圖2）。這說明，時間的測量依賴於k，因此從根本上依賴於v。L相對於F的速度越大，L中光線被鏡子反射的這一事件從開始到結束時，時鍾指針轉過的角度越大。（或者說單擺擺錘振動的次數越多，沙漏漏出的沙子數量越大。）因此，通過測量這段時間間隔，L中的觀察者自身可以確定L的速度v。然而這顯然違背了愛因斯坦的相對性原理。
圖2
光源S和鏡子M以相同的速度v相對以太運動，光的傳播速度為c。左圖為S發出的光線被M反射，又回到S。線段**為隨著S、M運動的屏幕上記錄的光線運動軌跡。根據相對性原理，這一反射過程的總時間為t=2d/c。右圖表示同樣一束光的運動軌跡，隻是接收光線的屏幕相對以太靜止，不隨S、M而運動。根據光速不變原理，
這一矛盾源於牛頓觀念中絕對時間的概念。他認為，無論時間測量工具的運動速度如何，它們都是以同樣步調運行的。實驗室L中的時鍾和基本參考係F中的時鍾運轉是完全一致的。若真是如此，t和t*確實沒有差別。而另一方麵，愛因斯坦的假設告訴我們t*=kt。這說明t*和t並不相同，其差別取決於k。因為k依賴於速度v，所以鍾表的快慢也依賴於速度v。因此，如果愛因斯坦的理論被接受，則必須拋棄計時工具不依賴於參考係速度的傳統觀念。為了建立一套與愛因斯坦理論一致的光與運動的理論，我們不得不認為實驗室L中的時鍾走得比參考係F中的時鍾要慢。具體慢多少，這與L相對F的運動速度v有關係。當F中的鍾表指針轉過a度時，L中的指針隻轉過a/k度；同理，F中的單擺擺錘振**n次時，L中的擺錘隻振**了n/k次。