Theorie:
Wie die Zeitdauer, so wird auch die Gleichzeitigkeit in der Relativitätstheorie relativ.
Um uns damit eingehender zu beschäftigen, müssen wir uns zuerst fragen: Was bedeutet überhaupt "gleichzeitig"? Was nach einer ziemlich einfachen Frage klingt, ist aufgrund der Relativität der Zeit nicht ganz so einfach zu beantworten - zumindest, wenn die beiden fraglichen Ereignisse nicht am selben Ort stattfinden.
Die Lichtgeschwindigkeit ist eine absolute Größe, eine Naturkonstante (Relativitätsprinzip). Betrachten wir also folgendes Gedankenexperiment:
In einer Rakete befinden sich zwei Lautsprecher, genau dazwischen befindet sich eine Lampe. Die Lautsprecher sind so aufgebaut, dass sie bei Beleuchtung (durch die Lampe) einen kurzen Ton von sich geben. Wir wollen nun wissen, wie es um die Gleichzeitigkeit dieser beiden Tonsignale steht.
Betrachten wir die Situation zunächst aus der Sicht der Raketenpassagiere.
Befindet sich die Lampe genau in der Mitte zwischen den Lautsprechern, so wird das Lichtsignal die beiden Lautsprecher gleichzeitig erreichen (da die zurückgelegte Strecke ja in beide Richtungen gleich ist).
Aus Sicht der Außenstehenden, an denen die Rakete vorbeifliegt, sieht das jedoch anders aus. Wieder bewegt sich das Licht in beide Richtungen gleich schnell, diesmal ist jedoch die Rakete mitsamt der Lautsprecher bewegt.
Das Lichtsignal in Richtung der Spitze der Rakete muss dem vorderen Lautsprecher gewissermaßen "nachlaufen", während sich der hintere Lautsprecher dem zu ihm gerichteten Lichtstrahl entgegenbewegt. Der hintere Lautsprecher ertönt daher deutlich vor dem vorderen.
Die umgekehrte Situation ist aus einer zweiten Rakete sichtbar, die an der ersten (mit größerer Geschwindigkeit) vorbeifliegt. Aus dieser scheint sich die erste Rakete nach hinten zu bewegen. Somit dreht sich die Situation genau um: Der vordere Lautsprecher bewegt sich dem Lichtsignal entgegen, während der hintere erst allmählich eingeholt werden kann. Somit ertönt hier der vordere Lautsprecher zuerst.
Was wir hier beobachten konnten gilt auch allgemein:
Finden zwei Ereignisse \(A\) und \(B\) in einem Inertialsystem gleichzeitig statt, so gibt es immer
- Inertialsysteme, in denen \(A\) vor \(B\) stattfindet und
- Inertialsysteme, in denen \(B\) vor \(A\) stattfindet.
Ob zwei Ereignisse gleichzeitig stattfinden, hängt also auch vom Bezugssystem ab und ist daher relativ. Es gibt somit keine absolute Gleichzeitigkeit.
Ob zwei Ereignisse gleichzeitig stattfinden, hängt also auch vom Bezugssystem ab und ist daher relativ. Es gibt somit keine absolute Gleichzeitigkeit.