نسبية التزامن
يفضي المبدأ الثاني في النسبية الخاصة الذي يتحدث عن ثبات سرعة الضوء إلى نسبية تزامن حدثين. هذا يعني حتى حدثين متزامنين بالنسبة لجملة مقارنة ما سيكونان غير متزامنين بالنسبة لجملة مقارنة أخرى.
ليكن لدينا مسار مستقيم ترتبط به جملة مقارنة S ومقطورة طويلة ترتبط بها جملة مقارنة S' والتي تتحرك على المسار المستقيم بحركة منتظمة سرعتها v . وليكن في منتصف المقطورة منبع ضوئي Z وفي جميع من طرفي المقطورة مرآة مستوية A، B .
في لحظة معينة يصدر المنبع الضوئي إشارة ضوئية فيلاحظ المراقب الموجود في جملة المقارنة S' ( المقطورة) حتى الإشارة الضوئية تسقط على المرآتين بآن واحد لأن الضوء بتر المسافة نفسها في الحالتين وبسرعة c . وبذلكقد يكون الحدثان بالنسبة له قد وقعا في مكانين مختلفين وبآن واحد.
أما المراقب الموجود في جملة المقارنة S (المسار) يلاحظ بأن الإشارة الضوئية لا تسقط على المرآتين بآن واحد مع حتى سرعة الضوء في جملة مقارنته ينتشر في الاتجاهين بسرعة c مماثلة أيضا لكن المرآة A انتقلت خلال فترة انتشار الإشارة الضوئية من الموضع A إلى الموضع A' ( أقرب للمنبع ) بينما انتقلت المرآة B إلى الموضع B' ( أبعد عن المنبع ) . مما تجاوز نجد أنه بالنسبة لمراقب موجود على المسار سيصل الضوء إلى المرآة A قبل وصوله إلى المرآة B . بالنسبة لهذا المراقب يقع الحدثان بمكانين مختلفين وبزمنين مختلفين.
لنحلل بشكل أدق ما يشاهده مراقب موجود في جملة المقارنة S المرتبطة بالمسار المستقيم.
ليكن طول المقطورة 2L فيكون الزمن t1 اللازم لوصول الضوء إلى حائط المقصورة الأمامي معطى بالمعادلة :
هي المسافة التي يبترها الضوء خلال زمن
هوبعد الحائط الأمامي عن المنبع في لحظة إصدار الإشارة
هي المسافة التي يبترها الحائط الأمامي خلال الزمن الذي تستغرقه الإشارة الضوئية كي تقع على الحائط الأمامي.
من المعادلة السابقة نجد أن
وبنفس الطريقة للزمن اللازم لوقوع الإشارة الضوئية على الحائط الخلفي للمقصورة نحصل على المعادلة التالية:
ومنه
مما تجاوز نجد حتى t2 < t1 وبالتالي فإن سقوط الإشارة الضوئية على جميع من الحائط الأمامي والخلفي للمقطورة لنقد يكون في جملة المقارنة S متزامنا.
مما تجاوز نستنتج حتى تزامن حدثين هوأمر نسبي حيث يمكننا التحدث عن تزامن حدثين فقط طالما تم تحديد جملة المقارنة وبذلك يمكن لحدثين في جملتي مقارنة مختلفتين حتىقد يكونا متزامنين فقط إذا سقطا في مكان واحد بالنسبة لجملتي المقارنة.
لنفرض حتى هناك راصدين أحدهما في عربة قطار مفتوحة متحركة بسرعة185000 ميل في الثانية طولها 186000ميل والأخر في عربة قطار ثابتة أيضا مفتوحة وطولها نفس طول الأخرى وكلا الراصدين يريد حتى يقيس سرعة الضوء ولنفرض إذا عملية القياس تبدأ عندما تتطابق بداية العربتين ولنفرض حتى إشعاعا ليزريا آتيا من اليمين إلى اليسار وبدأت عملية القياس فما هي النتيجة التي يفترض أن يجدها كلا من الراصدين سيجد الراصد الثابت انه عندما دقت ساعة ثانيه واحدة وصل الضوء إلى طرف العربة الأخرى أي انه سرعة 186000 ميل في الثانية وأيضا يفترض أن يجد الراصد المتحرك نفس السرعة ولوكنت تراقب على الرصيف وأنت لا تعهد سوى قوانين نيوتن يفترض أن يبدوا لك حتى الراصد المتحرك مخالف للمنطق ولكي نفسر تصرفه هذا يفترض أن نتجه إلى الطرف الأيمن من العربة ونقول انه عندما بعد ثانيه تكون العربة المتحركة متقدمة على الثانية 18500 ميل وانه يتبقى على الإشعاع هذه المسافة كي يبترها لذلك نرفض تساوي السر عه ولإزالة الشك والغموض عن هذه التجربة نعيدها ولكن على الراصد الثانية مراقبة جميع الأحداث بما فيها الراصد المتحرك وعربته ونطلق الشعاع من حديث وعندما تصل الميقاتيه إلى ثانيه عند الراصد الثابت نحسب القياسات نجد حتى الراصد المتحرك لاقد يكون على بعد 18500 ميل بل على بعد عُشر هذه المسافة وانه لم يسجل ثانيه بل عُشر الثانية فقط إلى غير ذلك يتبين حتى الراصد الثابت يرى حتى المرجع المكاني- الزماني عند الراصد المتحرك ليس هونفسه المرجع المتحرك عنده ولهذا تتقلص القضبان المتحركة وتبطئ ميقاتيات الحركة النسبية من مرجع لأخر.
نسبية التزامن والسببية :
في الشكل الأيسر :
لنفترض وجود حدثين أ وب في نفس الجملة المرجعية وفي نفس المكان ضمن هذه الجملة لمن بفاصل زمني ( يشهجران بالمسقط المكاني ويختلفان بالاحداثي الزمني ) كما نفترض وجود حدثين ب وج ضمن جملة مرجعية واحدة بحيث يحدثان آنيا ( أي في وقت واحد ) لكنهما يقعان في مسقطين مختلفين . ( يشهجران بالاحداثي الزمني ويختلفان بالاحداثيات المكانية ) .
في الجملة المرجعية الاولى يمكن ل أ حتى يسبق ب فعندئذقد يكون أ سابقا ل ب في جميع الجمل المرجعية ومن الممكن للمادة حتى تنتقل من أ إلى ب بحيث نعتبر أ سببا وب نتيجة فتكون هناك علاقة سببية بين أ وب . في الواقع لا وجود لأي جملة مرجعية تقلب هذا الترتيب السببي .
لكن هذه الحالة لا تنطبق في حالة الحثين أ وج ( ج يقع خارج المخوط الضوئي ل أ كما هوواضح ) حيث توجد جمل مرجعية ترى حدوث أ قبل ج وجمل مرجعية ترى حدوث ج قبل أ . لكن هذا بكل الأحوال لا يكسر قانون السببية لأنه يستحيل نقل المعلومات بين أوج أوبين ج وأ لأن هذا يستدعي سرعة اكبر من سرعة الضوء .
