第1部　相対論における空間の問題

3 移動する列車と同時性の問題

本当に相対論の趣旨に沿うつもりであるなら、たとえば以下のような舞台設定にすべきであった。

2キロメートルの直線軌道の両端に光源を置いて、真ん中に人を乗せたトロッコ、そして線路際にもう1人目撃者を用意する。そして同時刻に両端の光源を点灯しトロッコを発車させ、そのうえでトロッコ内外の2人にとって同時刻のずれを確認する、というたぐいの思考実験だ。こういう状況でトロッコの時間の流れは遅くなる、ということが相対論の主張なのではないか。

この考え方に間違いのないことを十分ご理解いただきたい。元の思考実験の意図のように、車内を全く外から切り離された独立の空間とみなすなら、相対論の主張は、車内の人がさらに移動しながら、それでも彼の目の前で光の交差を目撃する、という結論を導くものでなければならない。

つまり列車そのものが外に立つ人との時間のずれを生じさせるということを証明するつもりであるなら、前後からの光の最初の接触が列車の中央で起きるということを既定事実として持ち込んではならないのだ。

トロッコにしたのは、言うまでもなく内外の2人を照らすところの光の振る舞いが一様であり、1人が移動しているという点だけが違うということを強調するためである。相対論が正しければ、明らかにこちらの思考実験により証明されるので、移動する閉鎖的空間などという小細工は必要ないはずなのだ。

軌道横の人にとって2つの光源の点灯は同時と見える。ではトロッコに乗った人にとってはどうなのか。トロッコがすでに中点からずれているのだから、2本の光線の最初のぶつかり合いが自分の目の前で起きるわけではない。もし彼の目の前で起きることであるなら、前後の光は、トロッコ上の人にとって違う距離を移動してきたことになり、光速度の違いを認めることになるだろう。

それは相対論にとっての矛盾だから、もし強引にこの仮定を進めるなら、彼の進む方向の前後で、時間の進み方が違うとするか、彼にとってのみ前後の距離が変わるか、いずれかでなければならない。

ただし、どちらの場合も、ずっと中点に立ち続ける線路わきの人も同じ光景を目撃できるはずなのだ。そうなると、1番まともな解決は、線路わきに立つ人も搭乗者も、自分の目の前で光が初めて交差する場面と、相手の目の前で交差する場面と、どちらも目撃できるということ、かもしれない。

あるいは3種もの違う速度の光を見る（地上の系に属するとされる光、そして搭乗者の経験する2種類の光）、もしくは3種の時間進行を同時に体験するということになるが、もちろんこれは相対論の禁則事項という以前に、現実としてあり得ないことだ。