牛頓
我們都知道在初高中物理課本中，在牛頓時代，力學和光學是主題，而且，光學還不怎麼複雜，只有簡單描述光線的幾何光學和牛頓的顏色理論。牛頓力學和萬有引力理論非常成功，能夠描述之後200年的所有實驗和觀測，成功地解釋了天體運動，預言了一些新行星，在工業革命中也起到了關鍵作用。
麥克斯韋
到了19世紀末，電磁學成功地建立起來，並且有了一組非常漂亮的數學方程，叫麥克斯韋方程。麥克斯韋方程不僅漂亮，還成功地預言了一個新現象：電場的變化會誘導磁場的產生，這是法拉第電磁感應定律的電場形式。電磁感應的含義是，磁場的變化會誘導電場的產生從而誘導電流的出現。
麥克斯韋的實驗室
麥克斯韋還通過他的方程預言了電磁波，20年後被赫茲的實驗證實。電磁波的出現引發了新的工業革命，我們現在一直受益於電磁波主導的工業有無線電話、廣播和電、網絡、GPS等等。因為電磁波的速度和光速一樣，所以麥克斯韋推論光波就是電磁波。這樣，麥克斯韋作出了物理學上的第一個統一——電磁學和光學的統一。
麥克斯韋是通過一系列電磁定律推導出他的方程的。奇怪的是，他的方程與牛頓力學有衝突。在牛頓力學中，所有慣性系都是對等的，在其中牛頓力學定律都是一樣的，但是，麥克斯韋方程似乎只在一個慣性系中成立，這是因為，它預言電磁波的速度是30萬千米每秒。
這個速度讓人覺得宇宙中似乎存在一個特殊的慣性參照系，30萬千米每秒就是電磁波相對於這個慣性系的速度。在別的慣性系中，電磁波的速度會一樣嗎？
這是愛因斯坦出道時需要面對的問題，他成功地解決了這個問題，因此，他的著名的第一篇相對論文章的題目是《論動體的電動力學》，其中並沒有相對論這樣的詞語出現。
在愛因斯坦之前，確實有邁克爾遜等人試圖證明光速是可變的，也就是在不同的參照系看來，光的速度是不一樣的。但邁克爾遜等人沒有成功，愛因斯坦應該知道這些實驗，不過他的論文確實和這些實驗無關。他超前的意識使得他直接假設光速在不同的慣性系中是一樣的，這樣，就引發了麥克斯韋理論和牛頓理論的衝突，解決這個衝突的唯一出路是，牛頓的絕對時間是錯誤的。下面我們用一個簡單的實驗來說明時間不可能是絕對的。
我們前面談到，計時和鐘錶都是利用週期運動完成的，如果光速不變，那麼光就可以用來做計時的“絕對”標準，因為在不同的參照系中，光的運動方式不會改變。圖3-2甲的光鐘的原理很簡單，在一對鏡子之間，光被不斷地反射，光走一個來回需要的時間就是總路程除以光速，用d代表單程長度，c代表光速，光在一對鏡子之間的一個震盪週期就是
因為c不變，所以週期也不變。比方說，如果d是1.5釐米，這個週期大約是一百億分之一秒，非常短的時間。這個週期在不同的參照系中是一樣的，都是一百億分之一秒，因為光速不變。圖3-2乙卻給我們帶來一個問題，用光鍾計量的時間，雖然在不同的參照系中的單位不變，但不同參照系中的時間之間的關係卻很不簡單。
乙代表一個運動的光鍾。跟著這個光鍾運動的觀測者看到光鐘的一個週期是t，比如說前面的例子就是一百億分之一秒。
不跟這個光鍾運動的觀測者保持靜止，在他看來，光在一對鏡子之間走一個來回的路程變長了，也就是說，光走一個來回的時間也變長了，
這個時間記為T，是靜止觀測者的時間。T與t時間的關係是什麼？這很好推導。
看圖中的乙。鏡子之間的距離是d，原先光的單程也是d，現在，光鍾運動了，如果它的速度是v，光跑一個單程的路程是：
我們用兩倍的單程除以光速c，就得到靜止參照系中運動光鐘的週期：
我們看到，T是t的一個大於1的倍數，這就是著名的時間延長公式，或者說，運動的時鐘在靜止的人看來變慢了：雖然時鐘跳了一格，在靜止的人看來，這一格的時間長於一百億分之一秒，但跟著時鐘運動的人卻堅持說這一格就是一百億分之一秒，因為對於他來說光速也是那麼大。
我們由此可以看到看到，愛因斯坦假設光速不變後徹底改變了我們對時間的認識，它不可能是絕對的。
牛頓
愛因斯坦用光速不變推導出了全新的時空觀，牛頓力學雖然有了一些變化，但慣性參照系這些重要概念還是沒有變，因而伽利略的慣性原理繼續成立，不但繼續成立，適應範圍也從力學擴大到了電磁學和光學：相互做勻速運動的參照系中的物理學定律保持不變。愛因斯坦的新理論後來被稱為狹義相對論，因為時間和空間都是相對的概念，沒有絕對的時間和空間。
在新的時空理論中，時間和空間會互相轉變，時間和空間必須結合成一個新的概念——時空。滿足相對論的時空叫閔可夫斯基空間。
由此，愛因斯坦‘推翻”了牛頓力學。
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