什么是同时性的相对性？不同地方的两个事件，我们何以知道它是同时发生的呢？一般来说，我们会通过信号来确认。为了得知异地事件的同时性，我们就得知道信号的传递速度。但如何测出这一速度呢？我们必须测出两地的空间距离，以及信号传递所需的时间。空间距离的测量很简单，麻烦在于测量时间。我们必须假定两地各有一只已经对好了的钟，从两个钟的读数可以知道信号传播的时间。但我们如何知道异地的钟对好了呢？答案是还需要一种信号。这个信号能否将钟对好？如果按照先前的思路，它又需要一种新信号，这样无穷后退，异地的同时性实际上无法确认。不过有一点是明确的，同时性必与一种信号相联系，否则我们说这两件事同时发生是没有意义的。
光信号可能是用来对时钟最合适的信号，但光速不是无限大，这样就产生了一个新奇的结论，对于静止的观察者同时的两件事，对于运动的观察者就不是同时的。
我们设想一个高速运行的列车，它的速度接近光速。列车通过站台时，甲站在站台上，有两道闪电在甲的眼前闪过，一道在火车前端，一道在后端，并在火车两端及平台的相应部位留下痕迹，通过测量，甲与列车两端的间距相等，得出的结论是，甲是同时看到两道闪电的。因此对甲来说，收到的两个光信号在同一时间间隔内传播同样的距离，并同时到达他所在的位置，这两起事件必然在同一时间发生，它们是同时的。但对于处在列车内部正中央的乙，情况则不同，因为乙与高速运行的列车一同运动，因此他会先截取向着他传播的前端信号，然后收到从后端传来的光信号。对乙来说，这两起事件是不同时的。
也就是说，同时性不是绝对的，而取决于观察者的运动状态。这一结论否定了牛顿力学中引以为基础的绝对时间和绝对空间框架，只是把牛顿力学作为低速运动理论的特殊情形包括在内。
相对论认为，光速在所有惯性参考系中不变，它是物体运动的最大速度。由于相对论效应，运动物体的长度会变短，运动物体的时间膨胀。但由于日常生活中所遇到的问题，运动速度都是很低的（与光速相比），看不出相对论效应。
相对论揭示了作为物质存在形式的空间和时间在本质上的统一性，深刻揭露了力学运动和电磁运动在运动学上的统一性，而且还进一步揭示了物质和运动的统一性（质量和能量的相当性），发展了物质和运动不可分割的原理。
爱因斯坦在时空观的彻底变革的基础上建立了相对论力学，指出质量随着速度的增加而增加；当速度接近光速时，质量趋于无穷大。他并且给出了伟大的质能关系式：E=mc2（见于其同年9月的另一篇论文《物体惯性和能量的关系》，那是前一篇的推论）。质能相当性是原子核物理学和粒子物理学的基础，质能关系式对后来发展原子能事业、原子核能的释放和利用奠定了理论基础，起到了指导作用。
遗憾的是，1905年，爱因斯坦发表了关于狭义相对论的第一篇文章后，并没有立即引起科学界的很大反响。天才虽然已经完成了物理学有史以来最伟大的发现，但对物理学界来说，连个教授都不是的爱因斯坦根本就是个物理学青年，而且是游离于专业圈子之外的“业余物青”。
我们都以为科学都是“以事实为依据，以真理为准绳”的，但实际上科学界经常“以门派为依据，以资历为准绳”。“爱物青”提出的相对论，出生伊始就广遭物理学家的强烈质疑，其中包括英国皇家学会会长汤姆孙勋爵和凭以太实验而名动天下的迈克尔孙教授--该木头脑壳直到1932年还在奋力寻找早已证明并不存在的以太。这些位高权重的科学“大腕”团结起来口诛笔伐，必欲置相对论于死地而后快。可以想见，“爱物青”的研究环境是多么艰难。
祸不单行，“爱物青”的第二个儿子此时出生，家庭负担骤然加重。“大腕”们不无幸灾乐祸地看到，这个宣称钟表会变慢的离经叛道者，在现实生活中会经常为家里没有钟表而苦恼。
但是，德国物理学的权威人士普朗克注意到了他的文章，认为他的工作可以与哥白尼媲美。正是由于普朗克的推动，相对论很快成为人们研究和讨论的课题，爱因斯坦也受到了学术界的注意。
神奇的相对论。
这里不妨再多谈谈这个神奇的“狭义相对论”。
我们平时常说物质不灭定律，说的是物质的质量不灭；能量守恒定律，说的是物质的能量守恒。
物质不灭定律和能量守恒定律已经成为现代自然科学的基石；同时，它也从根本上给宗教的唯心主义观点以致命的打击，因为物质是不能凭空创造的，也不能凭空消灭，所以谁也不再相信什么“上帝创造万物”、“上帝创造世界”的反科学的谬论了。另外，它还雄辩地说明，世界上永远不会有“永动机”。想不花费劳动就从大自然中获取能源，是不可能的。
物质不灭定律和能量守恒定律是自然界的伟大定律，它来自客观实际，又在客观实际中久经考验。多少年来，这两条定律经受了千万次考验，像经得起风吹雨打的宝石一样，闪耀着夺目的光芒。
虽然这两条伟大的定律早已相继被前人发现，但是许多年来，人们一直以为这是两条风马牛不相关的定律，各自说明了不同的自然规律。甚至有人以为，物质不灭定律是一条化学定律，能量守恒定律是一条物理定律，它们分属于不同的科学范畴。
但爱因斯坦认为，物质的质量是惯性的量度，能量是运动的量度；能量与质量并不是彼此孤立的，而是互相联系的，不可分割的。物体质量的改变，会使能量发生相应的改变；而物体能量的改变，也会使质量发生相应的改变。
作为狭义相对论的推论，爱因斯坦提出了著名的质能公式。按照爱因斯坦的理论，如果把1克温度为0℃的水，加热到100℃水吸收了100卡的热量，这时水的质量也相应增加了。按照质能关系公式计算，1克水的质量增加了0.00000000000465克。
爱因斯坦的质能关系公式，正确地解释了各种原子核反应：就拿氦4来说，它的原子核是由2个质子和2个中子组成的。照理，氦4原子核的质量就等于2个质子和2个中子的质量之和。实际上，这样的算术并不成立，氦核的质量比2个质子、2个中子质量之和少了0.0302原子质量单位。
这是为什么呢？因为当2个氘核（每个氘核都含有1个质子、1个中子）聚合成1个氦4原子核时，释放出了大量的原子能。它生成1克氦4原子时，大约放出了2700000000000焦耳的原子能。正因为这样，氦4原子核的质量减少了。
这个例子生动地说明：在2个氘原子核聚合成1个氦4原子核时，似乎质量并不守恒，也就是氦4原子核的质量并不等于2个氘核质量之和。然而，用质能关系公式计算，氦4原子核失去的质量，恰巧等于因反应时释放出原子能而减少的质量。
这样一来，爱因斯坦就从更新的高度，阐明了物质不灭定律和能量守恒定律的实质，指出了这两条定律之间的密切关系，使人类对大自然的认识又深化了一步。
没有什么大自然的奥秘是人类所不能认识的；但是，大自然的奥秘又是无穷无尽的。人类永远没有一天能完全认识大自然，没有一天可以完全知道它的奥秘。只有永不知足，才能不断前进。
定律是客观存在着的。人类虽然不能去“创造”定律，“改造”定律，但是，人类可以去发现定律，掌握定律，利用定律。今天，物质不灭定律和能量守恒守律已经被千百万人所掌握，人们正在利用它们去征服自然，改造自然，揭开大自然的秘密！
爱因斯坦奇迹年。
1905年，爱因斯坦在科学史上创造了一个史无前例的奇迹。在3月到9月这半年中，他利用在专利局每天8小时工作以外的业余时间，在光、热、电物理学三个领域齐头并进，纵横驰骋，做出了四个有划时代意义的贡献。他发表了关于光量子说、分子大小测定法、布朗运动理论和狭义相对论（先后两篇）这5篇重要论文。真是天才奔涌，一发不可收拾。
在同一个1905年，3月，爱因斯坦还发表论文《关于光的产生和转化的一个启发性观点》，把普朗克教授在1900年提出的量子概念推广到光在空间中的传播情况，文中认为光是由分离的粒子所组成，提出光量子学说和光电效应的基本定律，并在历史上第一次揭示微观物体的波粒二象性（这一关系直到10年后才由密立根给予实验证实），从而圆满地解释了光电效应问题，发展了量子论，为此他在16年后获得1921年度诺贝尔物理学奖。
此年3月，爱因斯坦将自己认为正确无误的论文亲自送到著名的德国《物理学年鉴》杂志编辑部。他腼腆地对编辑说：“如果您能在你们的年报中找到篇幅为我刊出这篇论文，我将感到很愉快。”这篇“被不好意思”送出的论文，就是《关于光的产生和转化的一个推测性观点》。此后的几篇，他又陆续投寄给了该刊。
4月，爱因斯坦根据在咖啡馆里关于茶的讨论受到启发，向苏黎世大学（不是他那有眼无珠的母校联邦工业大学）提出论文《分子大小的新测定法》，从而取得哲学博士学位，导师是阿尔弗雷德·克莱纳。此文只有17页，苏黎世大学再次退货，不是因为质量问题，而是因为“太短了！”爱因斯坦只在论文尾巴上加了一句话，论文就被接受了。
5月，爱因斯坦发表论文《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》，包括前一篇，有力地提供了原子真实存在布朗运动的证明，而使爱因斯坦成为统计物理学的奠基人。3年后，法国物理学家佩兰以精密的实验证实了爱因斯坦的理论预测，从而无可非议地证明了原子和分子的客观存在。这使得当初最坚决反对原子论的德国化学家、唯能论的创始人奥斯特瓦尔德于1908年主动宣布：“原子假说已经成为一种基础巩固的科学理论。”
尤其相对论的提出，是爱因斯坦10年酝酿和探索的结果，它在很大程度上解决了19世纪末出现的古典物理学的危机，改变了牛顿力学的时空观念，揭露了物质和能量的相当性，开创了一个全新的物理学世界，是近代物理学领域最伟大的革命。
年仅26岁的爱因斯坦，便写下了5篇改变整个20世纪物理学面貌的论文。
在这短短的半年时间里，“爱物青”在科学上的突破性成就，可以说是“石破天惊，前无古人”。即使爱因斯坦就此放弃了物理学研究，即使爱因斯坦只完成了上述三方面成就中的任何一方面，他也会在物理学发展史上留下极其重要的一笔。爱因斯坦拨散了笼罩在“物理学晴空上的乌云”，迎来了物理学更加光辉灿烂的新纪元。
因此，1905年被称为“爱因斯坦奇迹年”，100年后的2005年被定为“世界物理年”。这本来是称呼牛顿的1666年的，现在变成了1905年的专用名词。2005年4月18日至19日（那也是爱因斯坦逝世50周年的祭日），全球各国纷纷以“点灯”的方式来纪念这位人类历史上的科学天才。
谁能解释：这个平庸了26年的犹太青年，为什么突然就有了这些人类历史上的超级科学革命成果？后来的哈维医生没能解释，21世纪的科学也无法解释。我们只好把它归结为天才。
因为获得了博士学位，1906年4月，爱因斯坦被伯尔尼专利局海勒局长晋升为二级技术员，并涨了工资。此年11月，他完成固体比热的论文，这是关于固体的量子论的第一篇论文。
1907年，爱因斯坦听从友人的建议，提交了那篇著名的论文（即《论动体的电动力学》），以申请自己母校苏黎世联邦工业大学的编外讲师职位，得到的答复却是论文无法理解。虽然在德国物理学界，爱因斯坦已经很有名气，但在瑞士，他竟得不到一个大学的中等教职。
许多有名望的人开始为他鸣不平。1908年，爱因斯坦终于得到了编外讲师的职位，并在第二年成为母校的副教授（30岁），正式离开伯尔尼专利局。