第二条原理强调了“不管这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来”，光速都是定值，内涵为光速不符合传统的伽利略速度变换叠加法则（同向速度相加，逆向速度相减）。光速的个性是不管光源与观察者相对静止、同向还是逆向运动，观察者测得的光速都是定值V（注：即光速c）。
正式提出两条原理公设后，爱因斯坦做了一个理想实验的简单推导，设一长为ι的刚性杆在一静系（静止坐标系）中沿X轴朝x增加的方向以速度v移动，以两种操作测量刚性杆的长度：
a.由与刚性杆同步运动的观察者直接测量，等价于静系中测量静止的刚性杆，其长度为ι；
b.在静系中借助与静系同步的位于刚性杆两端的同步的两只钟和两位与钟同在的观察者在同一时间t测刚性杆端点A和B的坐标，用量杆量出两坐标点的距离即是刚性杆的长度。
对操作b，爱因斯坦在这一部分加了段话算是为后续的长度可变埋了伏笔：“由操作b求得的长度，我们可称之为‘静系中(运动着的)杆的长度’。这种长度我们要根据我们的两条原理来加以确定，并且将会发现，它是不同于ι的。”
接着，爱因斯坦在论文中对操作b进行了同时性验证的思想实验，设有一道光线在时间tA（都是与静系同步的时间）从刚性杆的端点A处发出，在时间tB于刚性杆另一端点B处被反射回，并在时间tA′返回到A处。
根据光速不变原理可得公式1：
tB-tA=rAB/（V-v）和tA′-tB=rAB/（V+v），
其中rAB表示在静系中量得的刚性杆的长度。
按论文中公式1的结果tB-tA=rAB/（V-v）和tA′-tB=rAB/（V+v），可以得出tB-tA>tA′-tB，不再符合第一部分提出的两钟同步的定义tB-tA=tA′-tB，为此，爱因斯坦在论文中发表了一通评论：“因此，同动杆一起运动着的观察者会发现这两只钟不是同步运行的，可是处在静系中的观察者却会宣称这两只钟是同步的。
由此可见，我们不能给予同时性这概念以任何绝对的意义；两个事件，从一个坐标系看来是同时的（注：从动系考察），而从另一个相对于这个坐标系运动着的坐标系看来，它们就不能再被认为是同时的事件了（注：从静系考察）。”
{注：粗看公式1：tB-tA=rAB/（V-v）和tA′-tB=rAB/（V+v），感觉光速V和刚性杆相对静系的速度v进行了速度叠加，而且是按伽利略速度变换公式叠加的，其实公式1是按照光速不变原理推算出的。
以tB-tA为例，即光线在时间tA从刚性杆的端点A处发出，在时间tB到达刚性杆另一端点B，由于刚性杆沿X轴朝x增加的方向以速度v移动，则从静系看tA时刻A点坐标和tB时刻B点坐标的差值，即A、B两点的空间距离为rAB+v×（tB-tA），则根据光速不变原理，此时tB-tA=[rAB+v×（tB-tA）]/V，即（tB-tA）×（1-V）=rAB，由此得出tB-tA=rAB/（V-v）；
同理，tA′-tB=[rAB-v×（tA′-tB）]/V，即（tA′-tB）×（1+V）=rAB，由此得出tA′-tB=rAB/（V+v）。
这个例子按伽利略速度变换，光速等于光源发射速度V和光源相对于静系的速度v叠加，则tB-tA=[rAB+v×（tB-tA）]/（V+v），即rAB+v×（tB-tA）=（V+v）×（tB-tA），由此得出tB-tA=rAB/V；
则tA′-tB=[rAB-v×（tA′-tB）]/（V-v），即rAB-v×（tA′-tB）=（V-v）×（tA′-tB），由此得出tA′-tB=rAB/V。
按光速不变导出的是tB-tA=rAB/（V-v）和tA′-tB=rAB/（V+v），而按伽利略速度变换导出的是tB-tA=rAB/V=tA′-tB，即光速不变，时间间隔变了，而光速按伽利略速度叠加可变，时间间隔不变。
另外一点，A、B两点的钟被设定为与静系的钟同步，在论文的这个阶段，如何做到钟的同步也属于未知数，设定为同步又意味着什么也尚未深入探讨，根据最终的相对论，时间、空间在不同的参照系看来都是可变的，就是尺子的长度也是可变的。在第二部分唯一明确的意思就是光速不变的引入改变了时间量度，时间对不同参照系来说成了可变的物理量，不再是独立于物质的绝对时间。}
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