Samanaikaisuudesta

Samanaikaisuudesta tarkoitetaan tilannetta, jossa kahden tai useamman tapahtuman katsotaan tapahtuneen samaan aikaan havaitsijan viitekehyksessä. Klassinen fysiikka oletti aikojen olevan absoluuttisia ja kaikille havainnoijille yhteisiä. Erityisen suhteellisuusteorian mukaan samanaikaisuus on kuitenkin suhteellinen ilmiö: se riippuu havainnoijan liikkeestä ja sijainnista.

Keskeinen perusta on valon nopeuden vakioisuus: valo etenee kaikkialla vakionopeudella c riippumatta lähteestä tai suunnasta. Tämän vuoksi kahden kaukana sijaitsevan tapahtuman samanaikaisuuden määrittäminen riippuu siitä, miten kellot on synkronoitu. Einstein-synkronointi määrittelee kellot synkronoiksi lähettämällä valonsäteitä kahden kellon välillä ja ottamalla huomioon viiveet sekä oletuksen siitä, että valo kulkee molempiin suuntiin samalla nopeudella.

Yhtenä tunnetuimmista havainnollistuksista on kuvitteellinen juna-laituri-esimerkki: laituri näkee kahden pään tapahtumat samanaikaisiksi, mutta junan matkustaja voi katsoa tilanteen toisin ja nähdä toisen pään tapahtuman ensin. Näin kahden tapahtuman samanaikaisuus riippuu havaitsijasta.

Seurauksena on, että aikajärjestys on riippuvainen havaitsijasta silloin, kun tapahtumat ovat tilavuudeltaan erillisiä (space-like). Jos tapahtumat ovat timelike- tai valonnopeusvälisiä, niiden aikajärjestys on sama kaikille havainnoijille ja syy-seuraussuhteet säilyvät.

Historia: käsite juontaa Einsteinin 1905 julkaisusta Zur Elektrodynamik bewegter Körper, joka muodosti erityisen suhteellisuusteorian perustan. Nykyisin samanaikaisuutta tarkastellaan sekä teoreettisesti että käytännössä, ja sillä on vaikutuksia muun muassa GPS:n laskuihin sekä moniin kosmologisiin ja kvanttikontextin asioihin.