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到目前为止，我们的论述一直参照被我们称之为“铁路路基”的特定参照系来进行。假设有一列很长的火车，以匀速v沿着图1所标明的方向在铁轨上行驶，这列火车上的乘客可以方便地将火车当作刚性参照系（坐标系）；他们参照火车来观察一切事件。因而铁路沿线发生的每一起事件也在相对于火车的某一特定点发生。而且和相对于路基来定义同时性一样，我们也可以相对于火车来定义同时性。但是，作为一个自然的推论，下列问题也随之而来：
对于铁路路基来说是同时的两起事件（例如A、B两点的雷击），对于火车来说是否也是同时的呢？我们将直接证明答案必然是否定的。
爱因斯坦与好友创建“奥林匹亚科学院”，图中左起：康拉德·哈比希特（Conrad Habicht）、莫里斯·索洛文（Maurice Solovine）和爱因斯坦。
当我们说A、B两点的雷击相对于路基而言是同时的，意思是：从出现闪电的A点和B点发出的光线，会在路基AB这段长度的中点M相遇。但事件A和B也与火车上A与B的位置相对应。令M'为行驶中的火车上的AB这段距离的中点。正当闪电光芒出现的时候
，点M'自然与点M重合，但是点M'以火车的速度v向图中的右方移动。假如坐在火车上M'点的一位观察者并不具有这个速度，那么他会永远停留在M点，闪电从A和B所发出的光线将同时到达他这里，即光线将正好在他所在的地方相遇。可是实际上（相对于铁路路基来说），这位观察者正朝着来自B的光线急速行进，同时他又在向来自A的光线的前方行进。因此这位观察者将先看到从B发出的光线，后看到从A发出的光线。所以，把火车当作其参照系的观察者就必然得出这样的结论，即闪光B比闪光A早出现。于是我们得出下列重要结果：
对于路基而言是同时的若干事件，对于火车而言并不是同时的，反之亦然（即“同时性的相对性”，relativity of simultaneity）。每一个参照系（坐标系）都有它自身的特殊时间，除非告诉我们关于时间的陈述是相对于哪一个参照系，否则关于一起事件的时间的陈述就没有意义。
在相对论问世之前，物理学中一直有一个隐含的假设，即时间的陈述具有绝对的意义，也就是说，它与参照系的运动状态无关。但是我们刚才已经看到，这种假设与最自然的同时性的定义是不相容的；如果我们舍弃这一假设，那么光在真空中的传播定律与相对性原理之间的抵触也就消失了。
这个抵触是根据第6节的论述推测出来的，这些论点现在已经站不住脚了。在该节我们曾推出下列结论：假如车厢内的人相对于车厢每秒走过的距离为w，那么在每秒的时间里，他相对于路基也会走过相同的一段距离。但是，根据以上论述，相对于车厢发生特定事件所需的时间，绝不等于相对于（作为参照系的）路基发生同一事件所需的时间。因此我们不能说：在车厢内走动的人相对于铁路线走过W的距离所需的时间从路基上判定也是1秒。
1902年2月4日，爱因斯坦写给未婚妻米列娃·玛丽克（Mileva Marić）的信。两人是苏黎世联邦理工学院的同班同学。
此外，第6节的论述还基于另一个假设，而且就严格的探究来说，这一假设是任意的，尽管在相对论创立之前，人们一直在物理学中隐藏着这个假设。