曾经，在令人困惑的实验结果面前，科学家们面临选择——或者是让现有的理论七扭八歪，硬是去凑合实验结果，或者是创立他们自己的新理论。爱因斯坦勇敢地选择了后者，他把日常经验所给的印象完全抛到一边。从形象到抽象的转变，在现代物理学中一直继续着，并取得了高度的成功，这完全应了爱因斯坦所说的一句著名的话：“大自然扑朔迷离，但没有恶意。”
虽然有涟漪在水中传播、声音在空气中传播这样的事实，爱因斯坦还是断定，电磁波是一种基本的实在，它并不需要经过以太传播就可以存在。他把从麦克斯韦电磁理论开始的物理学理论，纳入系统的抽象数学表示。对那些朴素的物理模型他不感兴趣，虽然它们给出实在的形象，让人感到舒服。一个典型的例子是当时流行的原子图像——葡萄干布丁模型，一个球状、带正电荷的“布丁”上面，点缀着带负电的“电流”。他感兴趣的是真理——不论它会给出多么奇怪和令人惊异的结果。
例如爱因斯坦认为，电磁现象的描述中有些地方不正常，无法让人接受，这就是当电和磁同时存在时的作用。回忆一下，当时人们对电动机和发电机的解释是，它们有不同的工作原理。但爱因斯坦确信，电动机把电转换为运动，发电机把运动转换为电力，它们所依据的物理是完全相同的。人们习惯上认为导体运动会产生与磁场运动不同的结果。爱因斯坦认为这种看法是不合逻辑的。它意味着应当可能探测到绝对运动。他没有去用一种“特殊作用”来强使这些疑难问题归顺现有的物理定律，而是用电动机和发电机中的相对运动，把对它们的描述统一起来。
1905年爱因斯坦提出了两条全新的物理学基本原理。它们出现在他的第一篇关于相对论的科学论文中，这篇论文发表在权威的德国物理杂志《物理学年刊》上，题目是“论运动物体的电动力学”。这两条原理涉及以不变速度运动的观测者，是狭义相对论的基础。它们是：
1．“相对性原理”：宇宙中所有各处的物理规律都是相同的，不论观测者的运动速度如何。
2．光速是一个常数，它与光源的运动无关。
爱因斯坦证明，无论两个观测者之间的相对运动是多快，在他们各自的参考系中测到的光速都是相同的。这样，爱因斯坦给了常识狠狠的一击。爱因斯坦宣称的光速不变性，以及相对性原理对所有的物理现象是普适的，把当时流行的说法一下颠倒过来了。这样他的思想就超过了牛顿，牛顿理论只涉及纯力学现象，而他的理论涉及整个物理学——这的确是一步勇敢的跨越。
蕴含在牛顿运动三定律中的牛顿力学，也同样是相对论性的：宇宙中没有一个特殊的参考系，其他参考系与之比较可以得到一些绝对的量。
绝对时间的被摒弃是一个意义深远的结果，它的重要意义在于检验第二条基本假设——光速的不变性，因为正是光速的不变性导致了这个结果。
除了迈克耳孙——莫雷实验以外，对光速不因光源速度而变的另一件有利事实是1913年荷兰天文学家德西特（Willem de Sitter）对双星绕它们的公共中心转动时所发出的光的分析。然而直接的观测证实直到1963年才给出。这并不是说直到这以前，人们仍然在怀疑狭义相对论的正确性。对于许许多多其他的实验观察和预言，相对论的显著成就，已经足够建立起压倒牛顿理论的优势。理论和实验之间常常发生冲突，这自然是科学有别于哲学的显著之处。
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