当我们提到爱因斯坦，很自然地会想到他的相对论。具体来说，相对论分为狭义相对论和广义相对论，爱因斯坦是在完成狭义相对论之后，才发展出广义相对论的。通常我们说到速度越大，时间越慢的现象，是指狭义相对论所描述的；而所谓的时空弯曲，则是广义相对论的一个重要发现。
1905年，也就是清朝光绪31年，爱因斯坦发布了他的狭义相对论。
在那之前，狭义相对论的理论基础已逐渐成型。这一理论的核心假设是，光速在真空中是恒定不变的。即使你是朝光的方向测量，或是逆光测量，光速都是相同的。
这听起来似乎违反直觉。我们从初中开始就学习到速度是可以叠加的。按照常规思维，逆光方向的光速应该是观察者的速度加上光速的和。就像乘坐高铁时，对向而来的另一列高铁速度会显得非常快，因为你把自己的高铁速度也计算在内了。
然而，19世纪后半期，这种关于速度叠加的传统思维受到了挑战。有一位老学者名叫麦克斯韦，他研究电磁现象，并提出了一组方程，这组方程预言光是一种电磁波，且其速度在真空中是恒定的。这一发现甚至让麦克斯韦自己都感到震惊，这无疑是在挑战牛顿的理论。在牛顿的物理体系中，光速并不是一个固定值，这一矛盾悬而未决。
与此同时，其他科学家也在进行实验，试图寻找「以太」——一种假想的绝对静止参考系，以验证牛顿的理论。但到了1887年，两位科学家迈克尔逊和莫雷经过努力未能发现以太，反而强化了麦克斯韦关于光速恒定的预言。
按理，当1887年以太的存在被否定，光速恒定的事实被证实后，狭义相对论应当随之确立。
然而，许多科学家还是受到牛顿理论的影响，拒绝接受以太不存在的事实。他们认为，只要能找到以太这种绝对静止的参考系，那么光速在真空中恒定的现象就有了合理的解释。这些科学家包括洛伦兹、赫兹和庞加莱等人。
最终在1905年，爱因斯坦断然提出：可以抛弃以太了。他自信地提出假设：在真空中，光速是恒定的。
想象这样一个情景：如果光速恒定，你站在地面上，面前有一个透明房间，房间的地板和天花板各装有一面镜子，发射一束光线在镜子之间上下震荡。当房间开始匀速移动时，你看到的光线呈M形运动轨迹，而房间内的人看到的光线仍然是垂直震荡。
你看到的光线完成一次上下震荡呈M形，而房间内的人看到的是直上直下，长度是房间高度的两倍。由于光速恒定，房间内的人看到的光线完成一次震荡的时间是房间高度的两倍除以光速，而你看到的光线完成M形路线的时间是M形长度除以光速。由于M形路径长于房间的两倍高度，因此从你的视角看，房间内的时间似乎变慢了。
这就是狭义相对论中的时间膨胀现象，即一个物体相对于观察者做匀速直线运动时，其时间会变慢。
