同時的相對性（Relativity of Simultaneity）

同時的相對性（Relativity of Simultaneity）
國立臺中女子高級中學物理科陳正昇老師/國立彰化師範大學物理學系吳仲卿教授責任編輯

在狹義相對論中，同時的相對性這個觀念指的是同時性並不是絕對的，而是與觀察者的運動速度有關的。根據狹義相對論的說法，兩個在空間上不同地點的事件就沒有絕對意義上的同時性，意思是對某一個觀察者如果是同時發生的，但是對於另外一個觀察者，這兩個事件卻可能一先一後發生。但是如果兩事件是在同一地點發生的，對所有觀察者則必然具有同時性。相對論可以證明沒有哪一個特定先後的順序才是正確的答案，所有的觀察者都有權利宣稱他們觀察到的現象才是正確的，即使他們看到完全相反的先後順序。

下面這個想像實驗是用來說明同時的相對性常見例子，想像在一節等速度行駛的火車正經過月台，車廂正中央站著一位觀察者A，另外還有一位觀察者B則是靜止站在月台上，當A、B兩人恰好交會而過時，在火車正中央有一道閃光向車廂前、後兩頭射出，光線抵達盡頭時會啟動一個光電裝置打開前、後門。站在車廂內的觀察者A會認為光源到達前後兩頭的距離是相等的，故所花的時間也必然相等，因此在A看來前、後門必同時打開。但是站在月台上的觀察者B會認為，在光線向前後兩邊前進的那一小段時間，火車車廂也向前移動了一小段距離，故光線向後傳播的距離會小於向前傳播的距離，故後門應該比前門先打開。到底是那一個門會先打開？同時的相對性告訴我們這兩位觀察者的結論都是正確的。

1892年勞侖茲寫下同時的相對性的數學形式，1900年潘卡瑞以光訊號的同步探討了它的物理意義，但是不論是勞侖茲或者是潘卡瑞，他們的理論都是奠基在以太的這個虛構參考系，而且區分的也是在以太參考系上的真實時間與運動參考系上的表面時間。直到1905年，愛因斯坦才放棄了以太的框架，強調同時的相對性對於理解我們的時空具有無比的重要性。他藉著以下兩個基本假設，推導出絕對的同時性是無法成立的：
1. 相對性原理：所有的慣性座標系都是等價的，因此所有的物理定律對這些座標系都應該是一體適用的。
2. 光速不變原理：在真空中的光速永遠是一個定值，與光源的移動速度或者是觀察者的移動速度皆無關。

參考資料：
http://en.wikipedia.org/wiki/Relativity_of_simultaneity