狹義相對論中對距離的測量也是依賴于觀察者的。當我們在追逐　介子的宇宙飛船中,以高速經(jīng)過一個外太空的鞋店時,一只原本是42碼的腳(假設(shè)和飛行方向平行放置)在店員看來可能只有41碼,而店員拿出的41碼鞋子(平行于運動方向,以便更好地展示鞋尖和后跟的華美樣式)在我們看來只有40碼。(要達到這種效果,飛船和鞋店必須以大致1/3光速的速度相對運動。作為比較,美國宇航局(NASA)至今發(fā)射的最快的飛船——新地平線號(New Horizons)——正在以0.000 045倍光速,即光速的1/22 000的速度向冥王星飛去。)

而愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了一個能為我們找到合適鞋子的方法。狹義相對論的一個關(guān)鍵概念,是宇宙中不存在一種定義唯一零速度的方式。我可以宣稱我是靜止的,你相對于我在運動,同時你也可以認為你是靜止的,而我在運動;這兩種看法是完全等效的。但是,不管是誰在移動,只能有唯一的鞋碼適合我的腳。(或如愛用斯坦所述,物理法則對我們必須是相同的。)狹義相對論方程所做的,就是在彼此相互運動的物體間進行翻譯工作。根據(jù)這一理論,鞋店的營業(yè)員可以在我高速經(jīng)過時測量我的腳長,再根據(jù)運動速度來計算真實的尺寸。同樣,狹義相對論也使我們可以從　介子的視角來計算它們的壽命,無論它們是靜止在實驗室中還是在進行高速運動。

愛因斯坦的狹義相對論根植于兩個重要的假設(shè)。首先,真空中的光速總是相同的。它有一個固定的值,無論測量者是誰,也無論它運動得有多快。第二,物理法則對每個人都是相同的,無論他們在以多快的速度運動(只要是勻速運動,既不加速也不減速)。

為更好地理解第一個假設(shè),我們不妨沿著愛因斯坦的邏輯,反過來假想光速確實會依賴于測量者的速度。這意味著如果我們正在和一束光以相同的方向和相同的速度快速前進,就應該能看到完全靜止的光。(就像汽車中的物品——比如地圖、杯座中的咖啡杯或是前排的坐椅——都不會相對我們發(fā)生移動,即使汽車正在以每小時120公里的速度飛馳。)但由于光是單純的能量——它沒有質(zhì)量——因此靜止的光是不存在的。我們沒有任何辦法讓光停止,來看看它長得什么樣。這個難題的唯一出路,就是堅持認為光總是以相同的速度運動(在真空中),無論是誰在測量。