試想有一列高速運(yùn)動(dòng)的火車，火車的中間有一個(gè)隨時(shí)可以亮起的光源，火車的中央和站臺(tái)分別有一位觀察者。當(dāng)火車經(jīng)過站臺(tái)的時(shí)候，車內(nèi)的光源向兩邊發(fā)射出兩道光線，那么他們觀察到的情況會(huì)是相同的嗎？

對(duì)于火車上的人來(lái)說(shuō)，他相對(duì)于火車靜止，因此兩束光線同時(shí)到達(dá)車頭和車尾。但對(duì)于站臺(tái)上的人來(lái)說(shuō)，由于光速恒定且火車向前行駛，光線到達(dá)車頭的距離大于到達(dá)車尾的距離，所以在站臺(tái)上的人看來(lái)，光線是先到達(dá)車尾再到達(dá)車頭。

也就是說(shuō)在火車上發(fā)生的同一件事情，對(duì)于火車上的人來(lái)說(shuō)是同時(shí)發(fā)生的，但在車外的人看來(lái)是有先后順序的，這就是狹義相對(duì)論的同時(shí)相對(duì)性，即在一個(gè)參考系中同時(shí)發(fā)生的兩件事，在另一個(gè)參考系看來(lái)不是同時(shí)發(fā)生的或者說(shuō)同時(shí)也是相對(duì)的。

根據(jù)狹義相對(duì)論，物體在運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度會(huì)被壓縮，即尺縮效應(yīng)，而這種效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)悖論，一列高速運(yùn)動(dòng)的火車，經(jīng)過一個(gè)與火車長(zhǎng)度相同的隧道時(shí)，火車和隧道的長(zhǎng)度還是相同的嗎？

要解答這個(gè)問題，我們需要考慮火車司機(jī)和隧道管理員兩種角色觀察到的情況。當(dāng)火車高速駛?cè)胨淼罆r(shí)，在火車司機(jī)的參考系看來(lái)火車是靜止的，而隧道則是向著火車高速運(yùn)動(dòng)而來(lái)，隧道的長(zhǎng)度應(yīng)該收縮變短。但從隧道管理員的參考系來(lái)看，隧道是靜止的，火車是高速運(yùn)動(dòng)的，火車的長(zhǎng)度應(yīng)該收縮變短。

綜上所述，隧道管理員的觀點(diǎn)是火車的長(zhǎng)度更短，而火車司機(jī)的觀點(diǎn)是隧道的長(zhǎng)度更短。為了驗(yàn)證自己的觀點(diǎn)，火車司機(jī)和隧道管理員分別設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。隧道管理員的實(shí)驗(yàn)是在隧道兩頭放置兩個(gè)閘門A和B，當(dāng)火車完全進(jìn)入隧道后，把隧道前后的閘門關(guān)一下再瞬間打開。由于他的觀點(diǎn)是火車比隧道短，所以閘門不會(huì)出觸碰到火車。

火車司機(jī)的實(shí)驗(yàn)是在火車兩頭裝有煙花，當(dāng)火車車頭剛出隧道時(shí)，火車兩頭同時(shí)發(fā)射煙花。由于他的觀點(diǎn)是隧道的長(zhǎng)度更短，所以煙花都應(yīng)該會(huì)發(fā)射到隧道外，結(jié)果是他們的實(shí)驗(yàn)都成功了，但這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是相互矛盾的。

事實(shí)上，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)在理論上都是可以成功的，不過都是在各自參考系下的成功。比如隧道管理員的實(shí)驗(yàn)，在他看來(lái)自己同時(shí)關(guān)閉了閘門A和B，但由于同時(shí)的相對(duì)性，在火車司機(jī)看來(lái)，隧道管理員并沒有同時(shí)關(guān)閉兩個(gè)閘門。

因?yàn)樵谒壑兴淼朗窍蜃蟾咚龠\(yùn)動(dòng)的，所以他覺得隧道前方的閘門B先關(guān)閉，此時(shí)的火車還沒有完全進(jìn)入隧道，等火車完全進(jìn)入隧道后，隧道后方的閘門A才關(guān)閉。因?yàn)殚l門只關(guān)閉了一瞬間，所以先關(guān)閉的閘門B已經(jīng)打開了，因此火車可以順利通過。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果就證明不了火車更短，同樣對(duì)于火車司機(jī)的實(shí)驗(yàn)在火車司機(jī)看來(lái)，自己是同時(shí)發(fā)射了煙花C和D，但由于同時(shí)的相對(duì)性，在隧道管理員看來(lái)，火車司機(jī)并沒有同時(shí)發(fā)射煙花C和D。在他眼中火車是向右高速運(yùn)動(dòng)的，因此他覺得后方的煙花C先發(fā)射，然后火車?yán)^續(xù)向前行駛了一段時(shí)間后，前方的煙花D才發(fā)射，因此這個(gè)實(shí)驗(yàn)也證明不了隧道更短。

綜上所述，我們只能得出這樣的結(jié)論，絕對(duì)的同時(shí)性并不存在，也不存在一個(gè)特定的參考系，使得我們可以宣布在這個(gè)參考系里這兩件事情完全同時(shí)發(fā)生。但所有這些參考系下得到的這些結(jié)果都是準(zhǔn)確有效的。因此真正的絕對(duì)時(shí)間是不存在的，我們各自感知的事件并不相同，時(shí)間是相對(duì)的。

最后我們?cè)賮?lái)考慮一個(gè)問題，從狹義相對(duì)論的這兩個(gè)方程來(lái)看，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的速度越大，其在運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度越小，物體的質(zhì)量越大。但是當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度趨近于光速時(shí)，物體的質(zhì)量將變得無(wú)限大，長(zhǎng)度將趨近于零。

因此狹義相對(duì)論認(rèn)為，任何物體的運(yùn)動(dòng)速度不能超過光速，但是我們從另一個(gè)方面去思考，如果物體的運(yùn)動(dòng)速度超過了光速，右側(cè)的根號(hào)里將會(huì)變?yōu)橐粋€(gè)負(fù)數(shù)，而將負(fù)數(shù)開根號(hào)就會(huì)得到一個(gè)虛數(shù)。

因此從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，如果虛數(shù)存在物理意義，在狹義相對(duì)論中虛數(shù)的物理意義就是超光速。