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截至目前为止，我们选择的参考物一直是“铁路路基”，假设有一列火车，在下图的轨道上以速度 v 在行驶，车上的乘客把火车作为刚性参考物 （坐标系） 去观察周围的一切。因此，轨道上发生的每件事情都对应着火车上的一个特定地点，类似于对铁路路基进行的同时性定义，我们也可以对火车进行同时性定义。不过，在一个合理的推论下，出现了下面的问题：
相对于铁路路基来说，两件事情是同时发生的 （如A、B两处遭受的雷击） ，但对于火车而言，它们依然是同时发生的吗？我们将会给出否定的证明。
相对于铁路路基来说，A、B两处同时被雷电击中的含义是：击中A、B两处的闪电光在AB线段的中点M处相遇。不过，A、B两点也对应着火车上的A点和B点。假设火车上AB线段的中点是M 1 ，当闪电光出现的时候，M 1 点和M点一定重合，但火车上的M 1 点不是静止不动的，而是以速度 v 向右移动。如果位于M 1 点的乘客没有随着火车移动，那么，他依然会停在M点处，他会同时看见击中A、B两点的闪电光，也就是闪电光正好在他所处的位置相遇。但是 （相对于铁路路基来说） ，该乘客正在以速度 v 接近B点，同时也在远离A点。所以，把火车当作参考物的乘客将会发现，闪电光会先到达B点，然后再到达A点。于是，我们得到了这样的结果：
相对于铁路路基同时发生的两件事情，相对于火车并不是同时发生的，反之也是一样 （同时性具有相对性） 。任何一个参考物 （坐标系） 都有自己的时间，如果我们不能明确时间的相对参考物，对这件事情的时间的陈述就没有意义。
在相对论没有提出之前，物理学中隐含着时间具有绝对意义的假设，也就是时间的陈述和参考物体的运动状态没有任何关系。不过，上述事实告诉我们，这个假设和同时性定义相互矛盾，如果这个假设是错误的，那么，光在真空中的传播定律和相对性原理之间就不会再有冲突 （本章第七节中讲述的内容） 。
这个冲突来自于本章第六节的推论，现在这些论点已经没有意义了。在该节中，我们得出的结论是：如果火车车厢中的乘客以相对于车厢来说每秒 w 的速度前进，那么，相对于铁路路基而言，乘客每秒钟走过的距离相同。可是，上面的论述告诉我们，当车厢中发生一件事情的时候，这件事情发生的时间和同一件事情发生在铁路路基 （参考系） 上需要的时间不相等。因此，我们不能说乘客在车厢中走动距离 w 所需要的时间，从铁路路基上的判断等于从火车车厢中的判断。
此外，相对于严谨的思考来说，本章第六节中的论述仅仅是一个随意的假定。尽管在创建相对论之前，这个假定一直隐含在物理学中。
同时指的是两件事情之间没有时间间隔，也就是Δ t ＝0。在伽利略变换中，时间和惯性参考系的相对运动没有任何关系，也就是和物质的运动无关，由于 t' ＝ t ，所以Δ t' ＝Δ t ，这说明在一个惯性参考系中同时发生的事情，在任意一个惯性参考系中都是同时发生的，同时是绝对的，是没有任何条件的。在经典物理学中，时间和物质运动的无关性决定了时空观的同时绝对性。因此，所有的经典理论都认为，两个校准之后的时钟不管放在什么地方，也不管是否存在相对运动，它们一直是同步的，读数也是一样的。
不过，在相对论中，因为时间和所选择的惯性参考系的相对运动有着一定的联系，也就是和物质的运动有关，所以在一个惯性参考系中同时发生的事情，也许在另一个惯性参考系中不是同时发生的。即因为
所以，当Δ t' ＝0时，如果Δ x '≠0，那么，Δ t ≠0。由此可知，相对论中的同时性是相对的，而不是绝对的。显然，这是由于在相对论中，时间和物质的运动有着一定的联系，时间和空间密不可分。因此，在相对论中首先要解决的问题是，怎样才能让分布两地的时钟同步，也就是对时钟进行校准。否则，比较时间长短就没有任何意义。爱因斯坦对两个地方的时钟进行校准的方法是：把一个光信号发生器放在两地连线的中点处，同时向两地传输光信号。由于光的传播速度是恒定的，所以两个地方的时钟可以同时收到光信号，从而达到校准的目的。
爱因斯坦创立“相对论”的起点是讨论同时性问题。
在《狭义相对论的意义》这篇文章中，爱因斯坦认为在为时间下定义的时候，可以参考光在真空中的传播速度是恒定的这个理论。假设在K系的各个位置放着相同的计时器，相对于K系是静止不动的，并且通过下面的方法进行校准。当某一个计时器U m 指向T m 这一时刻时，这个计时器中发出一束光线，在真空中传播R mn 距离之后到达了计时器U n 处；当光线到达计时器U n 的这一时刻，对计时器U n 进行校准到（ T n ＝ T m ＋ R mn / c ）。根据光速恒定原理推断，这样校准计时器不会引起任何冲突。
同时性分为主观同时性和客观同时性两种。在经典力学中，关于同时性的说法是客观的。物质时时刻刻都在发生变化，受到信号传递速度的限制，我们无法全部感知到，如太阳光照射到地球上的时间是八分多钟。我们能够感知到的仅仅是太阳光线传递之前的八分钟的太阳信息，至于现在的太阳是什么状况，只有以后才能明白。
从表面上来看，没有人认同主观的同时性，实际上绝对不是这样。虽然使用光信号对两个地点的同时性进行校准的方法很好，但如果用这个方法对任意点之间的同时性进行校准，就会出现错误的情况。
例如，从A地发射一个光信号给距离不相等的B地和C地。那么，在A地对时间的起点进行校准的时候，由于先后收到了两个返回信号，所以无法确定起始位置：如果保持和B地的同时性，那就无法保持和C地的同时性，反之也是一样。这仅仅是三点之间的情况，而宇宙中有着无数个点，用光信号做同时性校准的时候，不仅认为光信号的传播速度是有限的，还认为光的传播速度无穷大，也就是发出后就能够到达。当然，可以先校对A点和B点的同时性，然后再对C点进行校对，确定C点应该增加或者减少的量，但宇宙中的点是无穷的，想要全部进行校准是不可能的，也就是说，这是一项无法完成的任务。
那么，是不是无法对同时性进行校准呢？答案是否定的。在前面已经说过，时间是用来记载物质变化的量度，使用周期信号进行计数；时钟也是一个周期信号，一个比较基准。因此，我们可以在同一个地点对多个时钟进行同时性校准，然后拿到不同的观察点去。运动是相对的，被测物体也可以成为观察者。
此外，我们不能说物体只有在相互作用时才是存在的。例如，太阳光需要八分多钟才能照射到地球上，我们不能认为只有自己感知到太阳光的时候，太阳才会存在。实际上，我们看到的太阳所处的位置并不是它的真实位置。有许多事情我们这一代人无法意识到，但我们不能说那些事情是不存在的。我们的某些感觉中含有主观成分，只有认真思考才能了解事情的真相。
例如，我们感觉地面是平坦的（海面更加准确），但实际上地球是球形的，海面也是球面的组成部分。太阳东升西落，其实是地球自转的结果。这些只有经过仔细观察，甚至是进行模拟实验才能够知道。
“在某个参考系中，两个地点在同一时间发生的两件事情，对于另一个参考系来说，将会成为被一定时间间隔分开的两件事情。”“在某个参考系中，同一地点在不同时间发生的两件事情，对于另一个参考系来说，将会成为被一定空间间隔分开的两件事情。”如果用“看来”这个词描述这两种说法，只是体现了观察者的感受，并不是事实情况，但在狭义相对论中，这两种说法却为时间和空间的等价和相互转换提供了理论基础。