当たり前ながら、外からの視点で、この光Aは問題なく光速度cの値を持つ。では残る疑問は、搭乗者の視点でこの光Aは光速度cであり得るかどうかということになる。ニュートンの式では搭乗者が見る光Aは(光速度列車の速度)であり、この光が搭乗者の立つ位置に達するには(列車の半分の距離+列車が動いた距離)を要する。

つまりこの光は、もし中央の搭乗者の立つ場所で前からの光と遭遇するなら、外の視点では相対的に速く進む必要がある。だから矛盾である、とはこの時点では言わずに置こう。

しかし前面から搭乗者の立つ位置まで来る光は相対的に遅く進む必要がある。つまり、速度を持った列車は外でこれを見る人に比べて時間の進みが遅くなる、という相対論の主張とは裏腹に、列車の後ろ半分は時間の進みが早く、前半分は時間の進みが遅い、という結論になってしまう。

もちろんこれだけでは終わらず、前からの光が中央点を過ぎた場合、後ろ半分の、時間の進み方の早い領域に入り込んでしまうわけだが、その場合どう考えるべきなのか。相殺されて、地上の視点と同じ時間の流れになるのか。それとも、2つの時間軸がここで同時に進行しているのか。

それどころか、列車内のあちこちに光源を設置した場合、いろいろな角度の光が乱れ飛ぶことになるが、それぞれが固有の時間進行を要求する。列車の進行方向に対して異なる角度を持つので、地上の視点との速度のずれが各々違うからだ。

相対論はもちろん、その違いがないよう、時間軸をずらして調整するという考え方をするわけなので、真ん中に立っている搭乗者には、例えば10もの時間が同時進行している、という妙な結論になる。これは彼以外の10の視点でということではなく、彼自身の視点で10の時間の流れを目撃しているということである。

しかしこれは変な話だ。なぜなら考察の出発点は、地上にいる人との時間の認識の違い、だったからだ。それは1対1の関係でしかない。話がずれてゆく元は、搭乗者が、前から来る光と後ろからの光それぞれに、別の時間の流れを想定するしかないというところだろう。

これが矛盾だからこそ、例の思考実験もどきは列車内をあたかも静止した空間のごとくに装い、2つの光は等しい速さで等しい距離を進み、中央で合する、という形に強引に持って行ったのである。しかしそれはあり得ない想定であり、ありえない結論なのだ。

 

【前回の記事を読む】相対性理論における思考実験。列車内では何が起こっているのか?