同時的相對性

問一句「這兩件事是不是同時發生的？」感覺像是一個只有一個正確答案的問題。同時的相對性卻說並非如此：發生在不同地點的兩起事件是否「在同一時刻」發生，取決於是誰在問——具體來說，取決於發問者運動得多快。對你而言完全同時的兩道閃光，對一位從旁滑過的人可能是一前一後，而且沒有任何實驗能判定你們之中誰才正確。

原因如下，用愛因斯坦自己的火車來說明。站在一節行進車廂的正中央、放出一道閃光；因為光朝兩個方向都以相同的速率 c 傳播，在你的參考系裡，光同一瞬間抵達前後兩面牆。但對站在月台上的人來說，光在飛行途中車廂仍在移動：後牆朝閃光衝來、前牆則逃離它，所以在月台的參考系裡，光先打到後牆。同樣兩起事件，時間先後卻不同——因為兩位觀測者都必須測得光以完全相同的速率 c 傳播，總得有東西讓步。兩起事件在同一時間發生，稱為「同時」（simultaneous），而事實證明，同時性是依參考系而定的，並非絕對。

這是狹義相對論中最深刻、最令人迷惑的觀念，也是其他效應的根源。正因為運動中的觀測者對「哪些遙遠事件是同時的」意見不合，他們對「現在」的切分方式也不同，而這個分歧正是以時間膨脹與長度收縮的面貌顯現出來。並不存在一個橫貫宇宙、統一滴答的「現在」——只有每個參考系各自對時的方式。