这是一个很关键的思想实验。
第二个光子钟实验是对第一个光子钟实验的调整，在这一次实验中，我们会为光子钟增添一个运动状态。
现在，这个光子钟不再是原地静止，而是在从B到A的方向上，具有一个v"的运动速度，假设v"的速度很低，比如，v"=10米/秒。
图2-4 在飞船内垂直运动的光子钟
那么，如果飞船上的光子钟与地面上的光子钟一样，也获得了一个由B向A以10米/秒移动的运动状态，而飞船还是以v=0.8c的高速沿着AB的垂直方向被发射，这时，留在地球上的观测者继续观测飞船中的光子钟，是否会发现这个光子钟由B向A的速度v"发生了改变？
只熟悉牛顿力学的读者也许会说，v"的速度和飞船的发射方向不同，两者相互垂直，所以，应该没什么影响吧？
但对狭义相对论有了解的读者会注意到速度对时空结构的影响：当宇宙飞船的速度非常快时，由于飞船所对应的四维时空结构发生了变化，时间维度膨胀，导致整个飞船的时间流逝速度都会变慢。
如果飞船的速度是0.8c，用相对论中的对应公式可算出，飞船所在时间的膨胀系数是5/3，飞船这个惯性系的时间流逝速度是地球的0.6倍。所以当地球上的钟表计时1秒，飞船上的钟表会显示只经过了0.6秒。既然飞船上只经过0.6秒，飞船上的光子钟向下移动的距离自然是10米/秒×0.6秒=6米。
既然与地球上的1秒对应的是飞船上的0.6秒，且这段时间里飞船上的光子钟在垂直方向上移动的距离是6米，那么，对于地球上的观测者来说，飞船上的光子钟在地球的1秒内移动了6米，因此v"的速度就不再是10米/秒，变成了6米/秒。(www.xing528.com)
不过，对于飞船上的观测者来说，他们认为这个光子钟向下的速度还是10米/秒，因为当飞船上的钟表计时1秒时，飞船上的光子钟在相应方向上的位移的确是10米。
如果能通过实验来验证，我们会发现6米/秒的结果必然是正确的，但为什么这个运动速度降低了呢？
相对论认为这是时间维度的作用，但老问题又来了：
·时间维度是真实的物理量吗？
·时间维度是通过怎样的物理机制与相对速度相关联？
可以说，如果只是为了应用，相对论体系是一个非常成熟的体系，也是一个在理论上非常自洽的体系，它做出的一切计算都与实验结果完全吻合，这一百年来科学的进步无不验证了它在应用上的正确性。
但是我们也要看到，相对论体系的确存在不完备的地方。这不在普通大众是否难于接受相应的时空解释，而是研究人员能否弄清这些物理作用产生的机制，甚至过程中的每一个细节。比如：
·为什么在任何惯性系内光速都会恒定？
·速度、时空、物质，这三者之间是如何发生物理作用的？
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