1887年迈克尔逊—莫雷实验没有检测到“以太风”的存在，各种弥补以太假说开始出现：牵引假说、完全带动说、附面层牵引说、发射假说等，结果，一个个的假说都被证明不能成立。
与此同时，洛伦兹假定，原子间的作用力主要是电磁力，原子就分布在其他原子对它的电磁作用的平衡位置上面，根据麦克斯韦方程组可以计算出粒子周围的电磁场，洛伦兹电子理论推论到一系列的惊人的结论：
长度缩短：当粒子以速度u相对于以太运动时，计算发现力场不再是球对称的，等势面变为一个旋转椭球，垂直于运动方向上的直径不变，而在运动方向却以比率缩短。一条相对于以太静止时长l0的测量杆，当它以速度u沿着长度方向相对于以太运动时，将具有长度l=l0。但是，如果杆垂直于运动方向，它的长度不会改变。
质量变大：电磁质量是粒子相对于以太的速度u的函数，在用阴极射线（即电子束）测量荷质比（e/m）的研究中，发现整个质量随着u的增大而以比率1/增大，即m=m0/。其中m0是粒子在静止以太中的有效质量，因为物质是由原子构成的，而原子又是由一些带电部分组成的，一般质点的质量，包括谐振子的质量，也遵从上面这个关系。
时率变慢：由于倔强系数也源于分子间的电磁力，它也应该是u的函数。
通过计算，洛伦兹得出t=t0/，t0是钟相对以太静止时的周期，即运动的钟比静止的钟走得慢！
洛伦兹理论的出发点是：在电磁现象中存在一个绝对静止的“以太”参考系，因而相对性原理不适用于电磁现象，可它本身又导致“以太漂移”无法测知，光速在所有惯性系中都相同这样一个逻辑结论。洛伦兹理论中存在着“绝对时间”和“绝对长度”，它体现在对“以太”静止的钟和尺的测量结果中，但因为“以太漂移”无法测定，我们又无法修正我们的时空测量结果去得出这些绝对量。
结论：洛伦兹推论已经走到科学的前沿，他根本的问题是被绝对空间和绝对时间的思维给困死了，没有进一步提升理论。
2.相对原理
1905年爱因斯坦发表狭义相对论，题目为“论运动物体的电动力学”。
狭义相对论的第一个基本原理：物理定律对所有惯性参考系都具有相同的形式。也就是说，在实验室进行任何物理实验都无法确定实验室是绝对静止的，还是绝对处于均匀直线运动状态。
狭义相对论的第二个基本原理：光速与光源运动无关。可以表述为：真空中光的传播速度在各个方向都是相同的，与光源的运动无关。
狭义相对论得出一个自相矛盾的结论。我们认为速度从一个参照系转换到另一个参照系的“常识相对论”和爱因斯坦的“光在所有惯性系中速度相同”的假设相抵触。只有在两种情况下爱因斯坦的假设才是正确的：要么距离相对于两个惯性系不同，要么时间相对于两个惯性系不同。实际上，两者都对：第一种效果被称作“长度收缩”，第二种效果被称作“时间膨胀”。
狭义相对论的价值在于否定了绝对时间和绝对空间，爱因斯坦实际上是将洛伦兹理论的前提换一下，即不承认以太，而假定光速不变，理论的结果则引用了洛伦兹推论。
结论：首先做出惊人推论是洛伦兹，爱因斯坦后来提出光速不变这个假设，否认了绝对空间和绝对时间思维的束缚，另外将洛伦兹推论从电子理论提升到整个物理学的高度。
3.长度收缩
狭义相对论第一推论：长度收缩。
长度收缩有时被称作洛伦兹收缩。在爱因斯坦之前，洛伦兹就已经求出了用来描述长度收缩的数学公式。爱因斯坦意识到了它的重大意义并将其植入到相对论中。这个原理是：参照系中运动物体的长度比其静止时的长度要短。
图一：长度收缩图
上图的尺子在参照系中处于静止状态。一个静止物体在其参照系中的长度被称作它的“正确长度”，一个码尺的正确长度是一码。下图的尺子在运动，用更准确的话来讲：我们相对于某参照系，发现尺子在运动。长度收缩原理指出在此参照系中运动的尺子要短一些，这种收缩并非幻觉。
当尺子从我们身边经过时，任何精确的试验都表明其长度比静止时要短。尺子并非看上去短了，它的确短了！然而，它只在其运动方向上收缩。
结论：图一下图的尺子是水平运动的，它在水平方向变短。两图中垂直方向的长度是一样的。当速度接近光速时，尺子长度缩成一个点。长度收缩公式为l=l0。
4.时间膨胀
狭义相对论第二推论：时间膨胀。
所谓的时间膨胀效应与长度收缩很相似，它是这样进行的：某一参照系中的两个事件，它们发生在不同地点时的时间间隔，总比同样两个事件发生在相同地点的时间间隔长。
图二：时间膨胀图
图中两个闹钟都可以用于测量第一个闹钟从a点运动到b点所花费的时间，然而两个闹钟给出的结果并不相同。
假使两个事件分别是“闹钟离开a点”和“闹钟到达b点”。在我们的参照系中，这两个事件在不同的地点发生（a和b）。然而，让我们以上半图中闹钟自身的参照系观察这件事情。从这个角度看，上半图中的闹钟是静止的（所有物体相对于其自身都是静止的），而刻有a和b点的线条从右向左移动。因此“离开a点”和“到达b点”这两件事情都发生在同一地点！（上半图中闹钟所测量的时间称为“正确时间”）按照前面提到的观点，下半图中闹钟所记录的时间将比上半图中闹钟从a到b所记录的时间更长。
相对论导出了不同惯性系之间时间进度的关系，发现运动的惯性系时间进度慢，这就是所谓的钟慢效应。可以通俗的理解为，运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了。
时间膨胀并非是个疯狂的想法，它已经被很多实验证实。
例如基本粒子中有一种叫做μ子，它是一种不稳定的粒子，在静止时平均经过210…6s就衰变为电子和中微子。μ子在地面参考系中运动速度可以极高，达到。假使不考虑时钟延缓，那么这样速度的μ子从产生到衰变平均通过的距离就只有600m，而考虑时钟变慢效应后，距离应该为9500m，理论的预言和实验的结果完全相符。