早在1632年，伽利略就通过实验指出：相对于惯性系做匀速直线运动的任一惯性系，力学规律是相同的。这一观点在当时被广泛接受，被称为伽利略相对性原理。20世纪以前，物理学家的时空观是绝对时空观，反映不同惯性系之间时空坐标变换关系的公式是伽利略变换。伽利略相对性原理的数学表述自然是：在伽利略变换下，力学定律的形式不变。
对物理学家来说，伽利略相对性原理是不容质疑的，并且它是一个“管定律的定律”[2] 。凡是不满足伽利略相对性原理的力学定律都是需要修改的。
直到19世纪，电磁学迅速发展，电磁学规律可简单地概括为麦克斯韦方程组。出乎意料地是：麦克斯韦方程组在伽利略变换下不是协变的。
对当时的部分物理学家而言，麦克斯韦方程组违反了伽利略相对性原理，最明显的道路是：修改麦克斯韦方程组以得到一个满足伽利略协变性的电磁学定律。
对另一部分物理学家来说，麦克斯韦方程组同样是被很多实验证实的电磁学理论，也具有不可动摇的地位。一种方法是：牺牲伽利略相对性原理的普遍性，承认伽利略相对性原理只适用于力学规律而不能被推广到电磁学的物理范畴；坚持麦克斯韦方程组是正确的，只不过麦克斯韦方程组中的c是电磁波相对一个特殊惯性系（当时称为“以太”）的传播速度，麦克斯韦方程组也只在这一参考系下成立[3] 。因为“以太”是一个未经证实的猜测，这部分物理学家的首要任务是证实以太的存在，并证明电磁波相对以太参考系的传播速度为c。但是，对此进行的霍克实验、菲佐实验和迈克耳孙-莫雷实验（Michelson-Morley Experiment）对v/c的一阶效应和二阶效应的实验结果之间却相互矛盾[1] ，使物理学家难以自圆其说。
在那个时代，只有爱因斯坦另辟蹊径。首先，迈克耳孙-莫雷实验的零结果使他坚信：真空中的光速与观测者的速度无关，恒为c（提出光速不变原理）。这意味着麦克斯韦方程组在任何惯性参考系中都成立，无需修改；结合伽利略相对性原理，他猜测：任何物理规律（不管是电磁学规律还是力学规律）在惯性系下都是相同的（提出狭义相对性原理）。现在，麦克斯韦方程组不具有伽利略变换的协变性，这说明伽利略变换没有正确地反映惯性系之间的时空坐标变换关系。因此，需要修改的是绝对时空观和对应的伽利略变换[1] [2] 。