狹義相對論的時空概念愛因司坦的狹義相對論 建立在 兩個基本的假設上：
但是所 測量到 真空中的光速皆相同。
以下動畫 希望能讓你體會 相對論裡 的時空 概念。
使用說明：
上下兩面皆有鏡子反射，由往返次數計時。
先按 開始 鍵，將會啟動 動畫。
由兩端發出的另外兩道光束（黃色圈）也同時抵達裝置的中點。
注意觀察當 兩系統突出處相接觸時，兩端所發出的光子
因此 對於在 你的座標系內裝置中點的觀察者，兩光子的產生是『同時』的！
但是對於另一運動中的座標系中點的觀察者，
動畫中，在相對靜止的座標上 計時器的半周期都恰好是 0.5 s.
其差值皆大於 0.5。表示運動中的半周期過的比較慢！
夜晚時 放眼看去，所『同時』看到的星光。
都是相對於該星球，過去不同時刻所發出的光線。
距離我們越遠的星球，所看到的星光是 越久遠以前所發出的光。
但是對於太陽系上或之外的其他觀察者則不會是『同時』發生的！
因為相對距離不同，光抵達觀察者所需時間便不相同。（真空中光速一定）
程式也描繪出 運動中裝置中點計時器 光子的軌跡。
對於另一觀察者，則同一光子的軌跡是 鋸尺狀的，速度依然是光速！
也就是說 該裝置相對於觀察者靜止時，與有相對運動時
而且運動中座標內的時鐘不再同步了！也就是說 時間與空間 並非相互獨立！
不同座標間的時間間隔 ，有怎樣的差別呢？
下圖是動畫中的片段，對於運動中的座標光子由下端走到頂端的時間為 t'
由其所走 水平距離為 v t ，從下圖中可發現三者間的關係
( c t )2
= ( v t )2 + ( c t' )2
t'2 = t2 ( c2 - v2 )/c2
t = ( 1 - (v/c)2 )-1/2 t' = γ t'
也就是說 感覺行進中座標內的時間 t' 過得較緩慢。
當討論到 長度收縮時， 讓我們先想一想 何謂 物體的長度？
測量兩端點間長度，必然需要『同時』得知兩端點的位置或距離。
但是由上面論證 已經知道 『同時』性 是『相對』的。
因此所觀察（測量）的長度 必然也是相對的。
由於 不同座標所觀察到的光速 皆相同。
可以 推得 長度縮小的比例也是 γ。
對於同一事件的觀察，時間延緩與 長度收縮 並不是同時出現的。
例如： μ介子在速度很小時所測得半衰期約 2μs.
（光速 = 3×108 m/s)
但是 在大氣層中由於 宇宙射線所產生的 μ介子 ，
衰減成一半時 所經過的高度 大於600公尺 數倍。此倍數便是μ介子的 γ值。
當 μ介子以接近光速運動時，我們感覺μ介子系統內的時鐘 延緩 γ倍。
因此 半衰期變為 ( 2γμs)。
但是以 μ介子的座標來看，地球相對它以 高速度運動。
因此 地面的高度相對縮短 γ倍。也就是說 相對於我們 (600γ)公尺的高度，
對μ介子而言，才只有 600 公尺。（長度收縮）
只是 坊間一般書籍 的作者 大多混唯一談，易造成 讀者的誤解！
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作者：國立台灣師範大學 物理系 黃福坤
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