相对论认为时间不是绝对的，因而同时性也不是绝对的。在K系观察到是同时发生的两个事件，一般而言，在K′系观察到的并不是同时发生的。（证明）　

　　设一尺杆随同K′系相对于K系以速度V 沿x 轴方向运动。在K′系中的观察者测得杆两端的坐标分别为 ，则 为杆相对于K′系静止时的长度，称为固有长度。设在K系中的观察者在同一时刻 t 测得杆的长度为 。由洛伦兹变换式的第一式，得

于是有

（1）

　　即杆相对于观察者运动时，观察者沿运动方向测得杆的长度L，要比杆的固有长度 短些。

　　结论：在某一惯性系中静止的物体，在相对于该惯性系以匀速V 运动的其他惯性系中来量度时，长度在其运动方向上有了收缩。但在与V 垂直的方向( y、z 方向)，物体的长度没有收缩。

　　
　　如果相对于某一惯性系静止的观察者，用一只时钟分别测定两个事件A和B在同一地点发生的时刻为 和 ，则在与这两事件发生地点相对静止的该惯性系中，测得的时间间隔 ，就称为固有时间。

有

（证明）

　结论：静止在某一惯性系内的时钟所指示的时间间隔，在其他以相对速度V 运动的惯性系内观测时，时间有了延长。

　　最后我们指出，对于上述长度缩短和时间变慢的现象，仅当低速时才与牛顿力学时空观的结论相一致。这时，V<<c， ，由式（1）、（2）得到

,

　　由于人们在日常生活中接触到的现象，V 都远比c 小，因此上述"相对论效应"几乎是观测不出来的。在这些情况下，牛顿力学的时空观和伽利略变换都是适用的。应该指出，相对论的时空观直接或间接地已为实验所证实。