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试想有一列高速运动的火车 ， 火车的中间有一个随时可以亮起的光源 ， 火车的中央和站台分别有一位观察者 。 当火车经过站台的时候 ， 车内的光源向两边发射出两道光线 ， 那么他们观察到的情况会是相同的吗？
对于火车上的人来说 ， 他相对于火车静止 ， 因此两束光线同时到达车头和车尾 。 但对于站台上的人来说 ， 由于光速恒定且火车向前行驶 ， 光线到达车头的距离大于到达车尾的距离 ， 所以在站台上的人看来 ， 光线是先到达车尾再到达车头 。
也就是说在火车上发生的同一件事情 ， 对于火车上的人来说是同时发生的 ， 但在车外的人看来是有先后顺序的 ， 这就是狭义相对论的同时相对性 ， 即在一个参考系中同时发生的两件事 ， 在另一个参考系看来不是同时发生的或者说同时也是相对的 。
根据狭义相对论 ， 物体在运动方向上的长度会被压缩 ， 即尺缩效应 ， 而这种效应会产生一个悖论 ， 一列高速运动的火车 ， 经过一个与火车长度相同的隧道时 ， 火车和隧道的长度还是相同的吗？
要解答这个问题 ， 我们需要考虑火车司机和隧道管理员两种角色观察到的情况 。 当火车高速驶入隧道时 ， 在火车司机的参考系看来火车是静止的 ， 而隧道则是向着火车高速运动而来 ， 隧道的长度应该收缩变短 。 但从隧道管理员的参考系来看 ， 隧道是静止的 ， 火车是高速运动的 ， 火车的长度应该收缩变短 。
综上所述 ， 隧道管理员的观点是火车的长度更短 ， 而火车司机的观点是隧道的长度更短 。 为了验证自己的观点 ， 火车司机和隧道管理员分别设计了一个实验 。 隧道管理员的实验是在隧道两头放置两个闸门A和B ， 当火车完全进入隧道后 ， 把隧道前后的闸门关一下再瞬间打开 。 由于他的观点是火车比隧道短 ， 所以闸门不会出触碰到火车 。
火车司机的实验是在火车两头装有烟花 ， 当火车车头刚出隧道时 ， 火车两头同时发射烟花 。 由于他的观点是隧道的长度更短 ， 所以烟花都应该会发射到隧道外 ， 结果是他们的实验都成功了 ， 但这两个实验的结论是相互矛盾的 。
事实上 ， 这两个实验在理论上都是可以成功的 ， 不过都是在各自参考系下的成功 。 比如隧道管理员的实验 ， 在他看来自己同时关闭了闸门A和B ， 但由于同时的相对性 ， 在火车司机看来 ， 隧道管理员并没有同时关闭两个闸门 。
因为在他眼中隧道是向左高速运动的 ， 所以他觉得隧道前方的闸门B先关闭 ， 此时的火车还没有完全进入隧道 ， 等火车完全进入隧道后 ， 隧道后方的闸门A才关闭 。 因为闸门只关闭了一瞬间 ， 所以先关闭的闸门B已经打开了 ， 因此火车可以顺利通过 。
这个实验结果就证明不了火车更短 ， 同样对于火车司机的实验在火车司机看来 ， 自己是同时发射了烟花C和D ， 但由于同时的相对性 ， 在隧道管理员看来 ， 火车司机并没有同时发射烟花C和D 。 在他眼中火车是向右高速运动的 ， 因此他觉得后方的烟花C先发射 ， 然后火车继续向前行驶了一段时间后 ， 前方的烟花D才发射 ， 因此这个实验也证明不了隧道更短 。
综上所述 ， 我们只能得出这样的结论 ， 绝对的同时性并不存在 ， 也不存在一个特定的参考系 ， 使得我们可以宣布在这个参考系里这两件事情完全同时发生 。 但所有这些参考系下得到的这些结果都是准确有效的 。 因此真正的绝对时间是不存在的 ， 我们各自感知的事件并不相同 ， 时间是相对的 。
最后我们再来考虑一个问题 ， 从狭义相对论的这两个方程来看 ， 当物体运动的速度越大 ， 其在运动方向上的长度越小 ， 物体的质量越大 。 但是当运动速度趋近于光速时 ， 物体的质量将变得无限大 ， 长度将趋近于零 。
因此狭义相对论认为 ， 任何物体的运动速度不能超过光速 ， 但是我们从另一个方面去思考 ， 如果物体的运动速度超过了光速 ， 右侧的根号里将会变为一个负数 ， 而将负数开根号就会得到一个虚数 。
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