1. 引言
佯谬或称悖论，是科学发展的直接动因之一。在物理发展史上，佯谬常常引起物理学的巨大进展，甚至一场科学革命[1] 。因为佯谬常常是以极尖锐的形式，提出迫切需要解释的二难问题。许多情形下，佯谬起着反驳和证明的作用，如伽利略的“落体佯谬”不仅反驳了亚里士多德的错误理论，也为确证自己的理论铺平了道路。
狭义相对论(SR)是佯谬的多发地[2] ，且形式众多。对SR的争议，基本上是围绕着对佯谬的不断诠释与不断反驳而展开，从而导致了当今的相对论突破[3] -[5] ，使经典理论与相对论完美地吻合在了一起，并同时揭开了宇宙探索的崭新篇章[6] 。
同时的相对性(相对性)是爱因斯坦建立SR的突破点[7] 。相对性的产生源头，就是著名的思想实验-爱因斯坦火车[8] 。有些学者，通过改进爱因斯坦火车，指出相对性是存在佯谬的，但却不能指出错误产生的原因。目前对该佯谬的解释，根本不能令人满意[9] 。这使得同时到底是相对的还是绝对的问题，成为了SR的一个争议焦点。有学者试图用这个带有佯谬的相对性观点，去解释尺度佯谬[10] ，且不说它的推理过程是否严谨，这种用佯谬解释佯谬的观点本身，就值得怀疑。
以往对SR的研究，如尺缩钟胀效应，只局限于同时异地或同地异时。对异时异地问题，目前还是空白，或者干脆被认为没有意义[7] 。而同时恰恰涉及的是异时异地问题。所以，解决相对性的佯谬问题，是对SR的重要完善和发展。
2. 同时的相对性佯谬
如图1，同时点亮运动车箱两端的灯，则在车箱内观察，灯光将同时到达车箱中点。而在地面上观察，根据光速不变原理，由于车箱向右运动，则车箱左右两端的光到达车箱正中间的时间间隔分别为：
，
(1)
得：
(2)
由式(2)知，车箱右端的灯光先到达车箱中点，左端的光后到达。就是说，在车箱系同时发生的事件，在地面系却不是同时发生的，爱因斯坦据此否定了同时的绝对性(绝对性)，而肯定了相对性。
Figure 1. Reanalysis of simultaneity
图1. 同时性的重新分析
这便产生了相对性佯谬。是说，在车箱的正中间
处，放置个探测器，当车箱两端的光，同时到达探测器时，探测器便发射一枚火箭，否则不发射火箭。因为客观的结果只能是一个，那么火箭到底是发射，还是不发射呢？
下面再从SR的时间变换角度再进行分析。如图，在S'系观察，对于车箱的正中间
处，在
时刻，车箱两端的灯同时发光，因光速各向同性，则左右两端的光到达
处的时刻为皆为
，其时间间隔也皆为
。
根据SR的时间变换式(应准确称呼为时刻变换式)
(3)
则在地面系观察，根据式(3)，得车箱左右两端的光，到达车箱正中间的时间间隔也皆为
(4)
也就是说，从时间变换的角度分析，在地面观察，车箱两端的光仍是同时到达车箱中间的。
式(1) (2)的思路表明，同时应是相对的，否则将与光速不变原理相矛盾。而式(4)则表明，同时是绝对的，否则不但与SR的时间变换式(3)相矛盾，并且还会产生佯谬。而光速不变原理又是SR的根基之一，所以，对于同时性问题，必须进行更为理性的重新分析。
3. 时差效应的引入
由式(3)可以看出，S系的某一时刻，可以对应S'系中的任意时刻(因OX'轴的坐标点有任意个)，即S系的时钟，不可能同时校准S'系中OX'轴上的所有时钟，而只能校准其中的一个。
再看式(4)，如果S系中的时间间隔为零，则S`系中的时间间隔也为零，即S系中的某一时刻，在S`系中不可能存在时间的流逝(光速时除外)。
由以上两点看出，S'系中的不同坐标点x'的时刻，在S系中体现的一定是时差效应。这好比在地球上，不同的经线上具有不同的地方时。如北京时间的1点钟，对应平壤时间的2点钟。在北京时间1点钟和平壤时间2点钟发射火箭，属于同时发射，而不能说发射时间相隔1小时，这是计时起点不同的缘故。若计算火箭的飞行时间，则必须去除两地时差的影响。
如图，对于S'系中的
、
两点的同一时刻，在S系观察，这两点的时差为：
(5)
将SR时空变换式中的
代入式(5)，得
(6)
对式(6)进行整理后，得两点的时差为：
(7)
式(7)便是运动系相对静止系的时差效应。就是说，从地面系观察，运动车箱的两端必然存在时差(参看图中对应的时钟示意图)。只有当车箱速度远小于光速时，才可以将车箱的两端近似为同一时刻。
在以往的专著或教材中，对于式(3)中体现时差效应的
项，完全回避了对其物理意义的明确。
4. 爱因斯坦火车问题的解决
在清楚了运动系相对静止系存在的时差效应后，再来重新分析同时性问题。如图，以车箱右端发光为例。在地面系观察，因为车箱右端与车箱中间同时计时的时刻不同，则以车箱右端为计时起点，计算光波到达车箱中间的运行时间，必须考虑这两处的时差效应。则由式(1) (7)得：
(8)
因
是在地面系观察到的光运行路径，则：
(9)
将式(9)代入式(8)，并整理后得
(10)
同理，以车箱左端为计时起点，车箱左端光到达车箱中间的运行时间为
(11)
由式(10) (11)知
(12)
由式(12)可知，车箱两端同时发出的光，将同时到达车箱的中间。至此，绝对性得到了无庸置疑证明。相对性则被否定。
5. 总结
爱因斯坦以相对性为突破口，创建了SR，但之后却没有用SR对其进行深入分析。其实，火车假想实验结果的产生，存在两种可能的原因，即时刻的相对性(时空变换式已经明确了该观点)和同时的相对性，它们都能构成对绝对时间的否定。但爱因斯坦却忽视了时刻的相对性，把运动车箱的各处，都当做了同一个时刻。这种直觉的经验观念，使爱因斯坦得出了同时性是相对的这一错误结论。
在运动系中，沿运动方向各坐标点的时刻，在静止系中体现的是时差效应，即时刻的相对性。SR的尺缩钟胀效应，一般是同时异地或同地异时的情况下。而时差效应的提出，则SR的异时异地问题也得到了解决，且对绝对性给予了的肯定。这使得人们对时间本质的认识，向更深层次前迈出了坚实的一步。
一个完善的理论不应有佯谬的存在，所以说佯谬的提出，是迫使人们进行更加深入思考的直接动力。对结论得出过程中的每一个细节重新审核，是解决佯谬并有所发现的必须过程。其实许多相对论专著对时刻的探讨，都在接近时差效应的提出时[11] ，又回到了教条的思维定式中。直觉的正确与否，只在一念之差。直觉可以使物理学家有希望通过捷径获得真理，但直觉往往是靠不住的，它必须要经过严格的推理证明，否则常常会被引到错误的线索上去。爱因斯坦便是从直觉的假设开始进行推理，创建了相对论。但在同时性问题上，却犯了纯直觉错误。直觉与推理相结合，才是物理学思维的灵魂。