同時性：想像你在家中開電視時，留意到窗外的天上有一道閃電，兩事是同時發生的，換句話說，那兩件事具有同時性。日常經驗中，如有正確的認知，一人認為兩件事同時發生，另一人也必認為如此；如以上的例子中，你母親不該認為你開電視十秒後才有閃電。然而在狹義相對論中，同時性是相對於觀察者速率(物理上「速率」包括方向)，即一人認為兩件事同時發生，另一人可以不認為如此。
時空圖：其實只是一個座標圖，當中有兩種座標軸：一維的空間軸(x)和時間軸(t)(圖一)(註1)。它可用來簡單地表達(1)事件的發生和(2)物體和觀察者的運動，進而分析狹義相對論中的概念；真實世界中空間有上下、左右、前後三維(three dimensions)，只要把時空圖一維的空間擴充至三維便可(加上時間是四維，但人腦難以想像四維，所以只有以純數學處理)。
圖一
一、牛頓物理的相對運動
先從日常經驗入手，了解牛頓物理的相對運動(relative motion)，有助我們明白為何要引入狹義相對論。
情境一：一人以1.5 m/s的速率運動，旁有一車以3 m/s向同一方向運動(圖二)
圖二
那麼車相對那人的速率是多少？因為人也在運動，在他看來車的速率少於3 m/s。
車相對人的速率 = 3 - 1.5 = 1.5 m/s
這結果合乎我們的常識，並將有利我們了解情景二。
情境二：在太空中，一人靜止不動，以電筒照射出一條光線；太空船沿光線同一方向以1.5 x 10⁸ m/s的速率運動，人和太空船在某時刻相遇(圖三)。
圖三
真空中，光的速度約為3 x 10⁸ m/s，這太空船的速度剛好是它一半。
如我們以時空圖表達以上情況，將會如圖四一樣。人和太空船在t = 0的時間，在x = 0的位置相遇，橙色線是光在時空的軌跡，而藍色線是太空船的軌跡。當一秒過去後，太空船前進了1.5 x 10⁸ m，兩秒後，太空船共前進了3 x 10⁸ m…
由於人靜止不動，他的位置一直都是x = 0，所以他在時空的軌跡就是t軸，而整個x-t座標系統就是這個人的座標系(reference frame)。這樣看來，太空船的軌跡也可看成是其座標系中的時間軸(t’)。
回想情境一中，車相對人的速率可以兩者速率減出。
同理，情境二中，光相對太空船的速率 = 3 x 10⁸ - 1.5 x 10⁸ = 1.5 x 10⁸ m/s。
所以相對人來說，光的速率是3 x 10⁸ m/s，但對於太空船來說卻是1.5 x 10⁸ m/s，兩者不同。問題是這不乎合我們的實際觀察。實際的觀察中，對於以任何速率運動的觀察者，真空中的光速都是3 x 10⁸ m/s！
就是由於光速的絕對性，這個現代的物理定律，我們必須修正牛頓物理，引入狹義相對論。
二、相對論的同時性
留意，從這裡開始，我們要假設相對論的前設：對於任何觀察者光速都是3 x 10⁸ m/s。
由於如此，加上我刻意把一秒和3 x 10⁸ m畫成相同長度，光在時空圖的軌跡永遠都成+/-45度角。(見圖四)
現在看看情境三：這情況和情境二相同，只是原本的太空船A前面3 x 10⁸ m，有另一艘太空船B以1.5 x 10⁸ m/s向同一方向運動(兩者速率相同，所以B相對A是靜止的)。這次是太空船A在t = -1 s向前照射出一條光線，而太空船B的尾有一面鏡子反射光線給A(這也是它這裡唯一功用！)。(圖五)
圖五
在太空船A的座標系(x’-t’)表示出來會是如何呢？ A在t’ = -1 s 發射光線後，在t’ = 0光線被B反射，在t’ = 1 s回到A。同樣光的軌跡總是成45度。(圖六)
圖六
好，現在我們試試把A的座標系，畫在那靜止的人的座標系。這樣可以得出有趣的結果！
記住太空船A和那人在t’ = t = 0, x’ = x = 0相遇，先如圖四畫上t’軸。光的軌跡總是成45度，也畫上光的軌跡。(圖七)
記住在t’ = 1 s光線回到A，而光的軌跡總是成45度。這個光軌跡的轉向成90度，轉向的一點代表t’ = 0這個時刻，所以可畫上太空船A的空間軸x’。(圖八)
圖八
在圖八中，我們看見運動中的太空船A的座標系，相對於靜止的人來說是扭曲了的。所以所謂時間和空間，都是相對於觀察者，而非如牛頓物理中是絕對的。(註2)
更奇怪的是，相對太空船A來說，「A和人相遇」和「光反射了」兩個事件都是在t’ = 0發生的。但相對那人來說，「A和人相遇」在t = 0時發生，而「光反射了」是在之後才發生的。
太空船A認為是同時的事，對人來說卻不是。所以相對論中，由於光速絕對，時間、空間、同時性都是相對的。但由於我們日常經驗中的相對速率都遠低於光速，這些相對論的影響都難以察覺。
進階閱讀：
[狹義相對論] 雙生兒佯謬(Twin Paradox)存在嗎？
Special relativity | Physics | Science | Khan Academy
https://www.khanacademy.org/science/physics/special-relativity
註1：在相對論中常用的時空圖 - 閔可夫斯基圖(Minkowski diagrams) - 中，時間軸將乘以c，即光速，變成ct，以表示時間和空間在時空(spacetime)中的連續性(continuum) 。但這裡為了簡化，只用t。
註2：所謂扭曲，也是相對的。相對太空船A，人的座標系也是扭曲了，也可以時空圖表達出來，只是「正常」的座標換成了太空船A的。
