直评火车闪电理想实验（该实验推不出同时是相对的）

以下是爱因斯坦推导‘同时性的相对性'的原文。黑括号内是直评者加的评论。

假设有一列很长的火车，以恒速v沿着图1所标明的方向在轨道上行驶。在这列火车上旅行的人们可以很方便地把火车当作刚性参考物体（坐标系）：他们参照火车来观察一切事件。因而，在铁路线上发生的每一个事件也在火车上某一特定的地点发生，而且完全和相对于路基所作的同时性定义一样，我们也能够相对于火车作出同时性的定义。但是，作为一个自然的推论，下述问题就随之产生：

对于铁路路基来说是同时的两个事件（例如A、B两处雷击），对于火车来说是否也是同时的呢，我们将直接证明，回答必然是否定的。
    当我们说A、B两处雷击相对于路基页言是同时的，我们的意思是：在发生闪电的A处和B处所发出的光，在路基A→B这段距离的中点M相遇。但是事件A和B也对应于火车上的A点和B点。令M‘为在行驶中的火车上A→B这段距离的中点。正当雷电闪光发生的时候，点M‘自然与M重合，【直评者评论：在 ‘令M'为在行驶中的火车上A→B这段距离的中点‘的前面再加上‘路基系的人'，否则，‘正当雷电闪光发生的时候，点M‘自然与M重合，'这句话就不一定正确。 以上，可以认为爱因斯坦证明了：在路基系看来，M`是火车的中点。】但是点M‘以火车的速度v向图中的右方移动。如果坐在火车上M‘处的一个观察者并不具有这个速度，那么他就总是停留在M点，雷电闪光A和B所发出的光就同时到达他这里，也就是说正好在他所在的地方相遇。可是实际上（相对于铁路路基来考虑）之个观察者正在朝着来自B的光线急速行进，同时他又是在来自A的光线的前方向前行进。因此这个观察者将先看见自B发出的光线，后看见自A发出的光线。所以，把列车当作参考物体的观察者就必然得出这样的结论，即雷电闪光B先于雷电闪光A发生。【直评者评论：以上，可以认为爱因斯坦证明了：在路基系看来，两个闪电的光不同时到达M`。】这样我们就得出以下的重要结果：
    对于路基是同时的若干事件，对于火车并不是同时的，反之亦然（同时性的相对性）。【直评者评论：因为爱因斯坦还没有证明在火车系看来M`是火车的中点，也没证明在火车系看来两个闪电的光不同时到达M`，所以不能得出在火车系看来两个闪电不同时发光这一结论。】每一个参考物体（坐标系）都有它本身的特殊的时间；除非我们讲出关于时间的陈述是相对于哪一个参考物体的，否则关于一个事件的时间的陈述就没有意义。

【直评者的反驳：

有人认为，从‘在路基系看来甲、乙两个闪电不同时到达M`点'可以证明‘在火车系看来甲、乙两个闪电不同时到达M`点'。其证明过程是: 在路基系看来是甲先开枪，结果是乙死甲活;如果在火车看来甲、乙同时开枪，甲、乙都死；这两种结果是不可能都成立的，所以，在火车系看来也是甲先开枪。

这一证明貌似有理，但继续分析下去就能得出‘同时是绝对的'结论。‘同时是绝对的'是相对论不承认的。所以，这一证明是不符合相对论的要求的。

实际上‘在路基系看来甲、乙两个闪电不同时到达M`点'这句话用相对论的语言应该说成‘在路基系看来甲、乙两个闪电不同时到达路基系的M1、M2两点'。 路基系的异地不同时事件在火车系看来不一定是同时事件，这一点相对论学者应该很清楚。

有人认为，从‘在路基系看来A`M`=B`M`，'可以证明‘在火车系看来A`M`=B`M`'。 其证明方法有两种，一种是；根据相对性原理，在路基系看来有A`M`=B`M`，在火车系看来应该也有A`M`=B`M`。另一种是；根据空间是均匀的，如果在路基系看来A`M`=B`M`，在火车系看来A`M`=B`M`'不成立，那就破坏了空间是均匀的。

众所周知，相对性原理只能保证两个参考系的物理定律相同不能保证其他的东西也相同，A`M`=B`M`并不是物理定律，所以，根据相对性原理不能证明‘在火车系看来A`M`=B`M`'。

对相对论来说，空间是均匀的是对静止参考系的空间而言，对运动的参考系的空间不一定成立，这一点已被洛伦兹变换的推论（尺缩）所证实，‘空间是均匀的对运动的参考系的空间也一定成立'是对牛顿空间说的；所以，根据空间是均匀的不能证明‘在火车系看来A`M`=B`M`'。】