И Аристотел, и Нютон вярвали в абсолютното време, т.е. вярвали, че интервалът от време между две събития може недвусмислено да се измери и той ще е един същ независимо кой го е измерил, при условие че е използван точен часовник. Времето е напълно отделено и е независимо от пространството. Повечето бихме се съгласили, че това схващане е разумно. И все пак се наложи да променим представите си за пространство и време. Макар нашите очевидни представи за здравия смисъл да ни вършат работа, когато става дума за обекти като ябълката или планетите, които се движат сравнително бавно, те изобщо не ни служат, когато става дума за обекти, движещи се със скоростта на светлината.
Фактът, че светлината се движи с крайна, но твърде висока скорост, бил установен за първи път през 1676 г. от датския астроном Оле Кристенсен Рьомер. Той забелязал, че моментите, в които луните на Юпитер се появяват иззад Юпитер, не са равноотдалечени по време, както би трябвало да очакваме, ако те обикалят около Юпитер с постоянна скорост. Тъй като Земята и Юпитер обикалят около Слънцето, то разстоянието между тях се мени. Рьомер забелязал, че затъмненията на луните на Юпитер се наблюдават толкова по-късно, колкото по-отдалечени сме от Юпитер. Според него това е така, защото когато сме по-отдалечени, на светлината от луните е необходимо повече време да стигне до нас. Неговите измервания на промените в разстоянието между Земята и Юпитер обаче не били твърде точни, така че според него скоростта на светлината била 140 000 мили в секунда, докато сега се приема 186 000 мили в секунда. Независимо от това постижението на Рьомер не само в доказването, че светлината се движи с крайна скорост, но и в измерването й е забележително, особено предвид факта, че се явява единадесет години преди публикацията на „Математически принципи“ на Нютон.
Истинска теория за разпространението на светлината се появила едва през 1865 г., когато английският физик Джеймс Кларк Максуел успял да обедини частните теории, използвани дотогава за описание на електрическите и магнитните сили. Уравненията на Максуел предвиждали, че в комбинираното електромагнитно поле трябва да съществуват вълноподобни смущения, които да се разпространяват с постоянна скорост както вълничките в езеро. Когато дължината на тези вълни (разстоянието между гребена на една вълна и следващата) е метър или повече, това са така наречените от нас радиовълни. По-късите са известни като микровълни (няколко см) или инфрачервени (повече от десет хилядни от см). Видимата светлина е с дължина на вълната между 40×10–6 и 80×10–6 см. Още по-късите вълни са известни като ултравиолетови, рентгенови и гама лъчи.
Според теорията на Максуел радиовълните и светлинните вълни трябва да се движат с някаква постоянна скорост. Но теорията на Нютон се била избавила от представата за абсолютен покой, така че, ако приемем скоростта на светлината за постоянна, би трябвало да кажем относно какво ще я измерваме. Поради това се приело, че съществува субстанция, наречена „етер“, която е навсякъде, дори в „празното“ космическо пространство. Светлинните вълни преминават през етера, както звуковите през въздуха, и поради това тяхната скорост се определя по отношение на етера. Движейки се относно етера, различните наблюдатели ще виждат светлината да се приближава към тях с различни скорости, но скоростта на светлината относно етера ще остава постоянна. В частност при движението на Земята през етера по орбитата й около Слънцето скоростта на светлината, измерена в посока на земното движение през етера (когато се приближаваме към светлинния източник), трябва да е по-висока от скоростта на светлината, перпендикулярна на това движение (когато не се движим към източника). През 1887 г. Албърт Майкелсън (който впоследствие стана първият американец, носител на Нобелова награда за физика) и Едуард М орли проведоха един много точен експеримент в Школата по приложни науки „Кейз“ в Кливланд. Те сравниха скоростите на светлината в посока на земното движение и под прав ъгъл към земното движение и за свое голямо учудване установиха, че са съвсем еднакви!
Между 1887 г. и 1905 г. бяха направени опити (най-забележителният беше на холандския физик Хендрик Лоренц) да се обясни резултатът от експеримента на Майкелсън—Морли с помощта на свиване на телата и забавяне на часовниците при движението им през етера. През 1905 г. в един известен труд на неизвестния дотогава чиновник в Швейцарското патентно бюро Алберт Айнщайн бе отбелязано, че идеята за етера въобще не е необходима, ако човек реши да изостави идеята за абсолютно време. Подобна забележка бе направена няколко седмици по-късно и от водещия френски математик Анри Поанкаре. Аргументите на Айнщайн са повече от физически характер, докато тези на Поанкаре са математически. Най-често на Айнщайн се приписва новата теория, а Поанкаре се помни като човек, чието име е свързано с важна част от нея.