一. 《光速不變原理與狹義相對論的關係》
二. 《事件發生位置的相對性》
四. 《時間與空間的相對性》
五. 《封閉實驗的對稱不變性》
六. 《尺縮鐘慢之動尺收縮》
七. 《尺縮鐘慢之動鍾變慢》
思想實驗
假設在一條無限長的直線軌道 r0 上分佈着兩個不定時炸彈 b1 和 b2 。
它們各自爆炸的時刻都是隨機的，但限定在實驗開始後的10分鐘內爆炸。
爆炸會瞬間在 r0 上留下代表爆炸位置的痕跡：r0.b1.m, r0.b2.m。
r0 上還有一個探測器 r0.d 位於 b1 與 b2 的中點處，可以探測各方向來的光，並記錄下探測到的時刻。
實驗開始後，不管 r0.d 先探測到 b1 爆炸發出的光 b1.l ，還是先探測到 b2 爆炸發出的光 b2.l ，又或者同時探測到二者，總之 b1.l 和 b2.l 都被探測到後實驗結束。
下圖以 r0 爲參照物展示了某一次實驗：
顯然要判斷一次實驗中 b1 和 b2 是不是同時爆炸的，
只需看 r0.d 是不是同時探測到 b1.l 和 b2.l 的。
當且僅當 b1.l 和 b2.l 在 r0.d 處相遇的情況下，b1 和 b2 是同時爆炸的。
（如下圖所示）
同樣的速度傳播了同樣的距離，所花的時間一定相同。
改造一下實驗
假設 b1 和 b2 都相對於 r0 做勻速直線運動，且各自的速度大小和方向都不確定，
但它們的初始位置相距足夠遠，保證了它們即使不爆炸也不會在10分鐘內相遇。
又由於 b1 和 b2 都會在10分鐘內爆炸，所以 b1.l 和 b2.l 一定會在 r0.b1.m 與 r0.b2.m 之間相遇。
這樣的話，就沒法只用一個探測器來判斷爆炸是否同時發生了（還要避免計算）。
假設 r0 上均勻佈滿了無數探測器。
當 b1.l 和 b2.l 相遇，也就是某一個探測器 r0.d 同時探測到 b1.l 和 b2.l 時實驗結束。
下圖以 r0 爲參照物展示了某一次實驗：
根據相對論第2基本假設（光速不變原理），可知無論 b1 和 b2 相對於 r0 的速度大小和方向如何，都不影響它們爆炸發出的光相對於 r0 的速度。
所以要判斷一次實驗中 b1 和 b2 是不是同時爆炸的，
只需看 r0.d 是不是位於 r0.b1.m 與 r0.b2.m 的中點處。
當且僅當 r0.d 位於 r0.b1.m 與 r0.b2.m 的中點處的情況下，b1 和 b2 是同時爆炸的（如下圖所示）。
當然也可以分別去看兩個位於爆炸痕跡處的探測器。
如果它們各自第一次探測到光的時刻相同，就說明 b1 和 b2 同時爆炸。
但前提是兩個探測器的時鐘是對準的，這會引出異地對鍾問題。
爲避免多生枝節，所以不用這種判斷方法。
有沒有發現圖1.2和圖2.2一模一樣？其實就是同一張圖。
又因爲對任何參照物來說，兩個爆炸事件發出的光如果不能在爆炸發生位置之間相遇，那麼兩個爆炸事件一定不是同時發生的。
所以可得（結論1）：
要判斷兩個爆炸事件對一個參照物來說是不是同時發生的，
可以不用關心炸彈的運動狀態，
只要找到這兩個爆炸事件相對於該參照物的發生位置的連線中點，
再判斷這兩個爆炸事件發出的光是否在該中點處相遇即可。
- 是，則這兩個爆炸事件對該參照物來說是同時發生的。
- 否，則這兩個爆炸事件對該參照物來說不是同時發生的。
下一篇文章本來打算單獨推導空間的相對性，
結果又把時間的相對性先給推出來了，
而且推導過程比下面這個實驗還簡潔一些。
所以對實驗本身沒有興趣的話，可以跳過直接看《時間與空間的相對性》 。
進一步改造實驗
假設緊挨着 r0 還有兩條無限長的直線軌道 r1 和 r1’。
這三條軌道兩兩平行，相互間距固定且足夠小，
使得 b1 和 b2 的爆炸也會瞬間在 r1 和 r1’ 上留下代表爆炸位置的痕跡：
r1.b1.m, r1.b2.m, r1’.b1.m, r1’.b2.m。
r1 和 r1’ 都相對於 r0 做勻速直線運動，速度相同，方向相反。
實驗的結束條件不變。
下圖以 r0 爲參照物展示了某一次實驗：
圖中的那些痕跡代表着爆炸相對於各條軌道的發生位置。
痕跡在哪條軌道上，該痕跡所代表的爆炸發生位置就是相對於哪條軌道的。
例如對 r1 來說 b1 是在 r1.b1.m 處爆炸的；
而對 r1’ 來說 b1 就是在 r1’.b1.m 處爆炸的了。
對事件的發生位置和痕跡有疑問的話，可以參考《事件發生位置的相對性》
光的傳播需要時間，所以當 b1.l 和 b2.l 相遇時，
r1.b1.m 相對於 r0.b1.m 和 r1.b2.m 相對於 r0.b2.m 都會在同一個方向上分離開一定距離。
圖3.1中是向左分離開的，道理很明顯：
該圖是以 r0 爲參照物的，而 r0.b1.m 和 r0.b2.m 又都是 r0 上的痕跡，所以在圖中是靜止的。
r1.b1.m 和 r1.b2.m 都是 r1 上的痕跡，而 r1 相對於 r0 向左運動，所以會看到它們也都向左運動。
所以 r1.b1.m 與 r1.b2.m 連線的中點 mid(r1.b1.m, r1.b2.m) 相對於 r0.b1.m 與 r0.b2.m 連線的中點 mid(r0.b1.m, r0.b2.m) 也會在該方向上分離開一定距離。
這裏有疑問的話，可以實際驗證下：
找兩根一樣長的皮筋並排擺在一起，那麼它們的中點也在一起。
然後用兩隻手捏住其中一根皮筋的兩頭。
如果雙手往相反方向移動，那麼兩根皮筋的中點還是有可能在一起的。
但如果雙手往同一個方向移動，試試看它們的中點還可能在一起嗎？
同理 r1’.b1.m 與 r1’.b2.m 連線的中點 mid(r1’.b1.m, r1’.b2.m) 相對於 mid(r0.b1.m, r0.b2.m) 也會在該方向的反方向上分離開一定距離。
和上面對 r1 上的痕跡所講的道理一樣，只不過方向相反。
所以 b1.l 和 b2.l 不可能
既在 mid(r0.b1.m, r0.b2.m) 處相遇，
又在 mid(r1.b1.m, r1.b2.m) 處相遇，
又在 mid(r1’.b1.m, r1’.b2.m) 處相遇。
（結論2）
b1.l 和 b2.l 相遇時三個中點都已經分離開了，而且是在光的傳播方向上分離開的，所以 b1.l 和 b2.l 最多隻可能在其中一箇中點處相遇。
下圖以 r0 爲參照物展示了一次 b1 和 b2 同時爆炸的實驗：
爲了效果明顯，不同的軌道用了不同的顏色，軌道的相對速度也比較接近光速。
既然對於 r0 來說 b1 和 b2 是同時爆炸的，那麼 b1.l 和 b2.l 一定是在 mid(r0.b1.m, r0.b2.m) 處相遇，從圖3.2中可以看到這個結果。
同樣可以明顯看出來，b1.l 和 b2.l 既不可能在 mid(r1.b1.m, r1.b2.m)處相遇，也不可能在 mid(r1’.b1.m, r1’.b2.m) 處相遇。
由結論2和結論1即可推出：
b1 和 b2 的爆炸不可能
既對 r0 來說是同時發生的，
又對 r1 來說是同時發生的，
又對 r1’ 來說是同時發生的。
所以**“同時”不是絕對的，對一個參照物來說同時發生的事件，對於其他參照物來說未必是同時發生的。**
如果 r1 和 r1’ 相對於 r0 的速度遠小於光速，
那麼b1.l 和 b2.l 相遇時可以近似認爲三個中點沒有分離開，
兩個爆炸事件也就可以對三個軌道來說都是同時發生的。
這就回到了我們一般所認知的情況。
一. 《光速不變原理與狹義相對論的關係》
二. 《事件發生位置的相對性》
四. 《時間與空間的相對性》
五. 《封閉實驗的對稱不變性》
六. 《尺縮鐘慢之動尺收縮》
七. 《尺縮鐘慢之動鍾變慢》
