火车闪电思想实验剖析

火车闪电思想实验的示意图如图一所示。应该说明的是，鉴于爱因斯坦尚未承认同时是绝对的，P、Q发光时刻的图只适用于路基系而不一定适用于火车系。

路基系的人和火车系的人都可以观测到的现象：有两个光源P、Q，它们发光时刻分别击中地面上的A、B点和火车上的A`、B`点（这句话的含义是：在路基系A点发出的光与在火车系A`点发出的光是同一个光源P于同一时刻发出的, 在路基系B点发出的光与在火车系B`点的发出的光是同一个光源Q于同一时刻发出的。），然后两束光同时到达路基系上的M点和火车系上的N`点。

路基系的人单独观测到的现象：火车以速度v运动，通过测量发现M是AB的中点。

路基系的人根据已知条件推出的结论： ①根据M是AB的中点和光速不变的公设，得出‘P、Q是同时发光的'；②因为光源P、Q同时发光，它们发光时刻分别击中地面上的A、B点和火车上的A`、B`点， 所以A与A`、B与B`、AB的中点M与火车上A`B`上的某一点M`同时重合；③根据路基系的A、M、B三点与火车上的A`、M`、B`三点同时重合，M是AB的中点，运动的空间（刚体）也是均匀的公约，可知M`是A`B`的中点；④由光速是有限的和M`点是以速度v运动的，可知P、Q两束光同时到达M点的时刻M与M`已不再与重合，所以，P、Q两束光同时到达的N`点不是A`B`的中点M；⑤因为从S`系的A`、B`发出的光同时到达的点不是A`、B`的中点M`，火车系的人认为火车系中的光速不变，所以火车系的人认为P、Q两束光不是同时发出的。

爱因斯坦的结论：因为路基系的人认为P、Q同时发光而火车系的人认为P、Q不同时发光，所以同时是相对的。

火车系的人则说："路基系的人为我得出的结论是不能接受的；如果我承认路基系的人为我推出的结论--‘P、Q两束光不是同时发出的'，我就应该承认路基系的人为我推出该结论时所用的前提条件之一--M`是A`B`的中点；如果我承认M`是A`B`的中点，我就要承认推出M`是A`B`的中点时所使用的前提条件之一-- 路基系的A、M、B三点与火车上的A`、M`、B`三点同时重合；如果承认了路基系的A、M、B三点与火车上的A`、M`、B`三点同时重合，又因为已知A与A`重合时刻P发光、B与B`重合时刻Q发光，所以我就要承认P、Q同时发光。从‘我承认P、Q两束光不是同时发出的'推出‘我承认P、Q是同时发光'，这是前后矛盾的、不可思议的，所以我不能承认路基系的人为我得出的结论--‘火车系的人认为P、Q两束光不是同时发出的'"。

由火车系的人不肯接受路基系的人给火车系的人推出的结论说明‘同时是相对的'这一判断是不成立的。既然同时是相对的不成立，那么，同时就只能是绝对的。

爱因斯坦错误的根源是，只允许火车系的人接受地面系的人为他推出的结论而不允许火车系的人接受地面系的人推出该结论时使用的前提条件。

为什么从相同的已知条件可以推导出不同的结论（即爱因斯坦推出的同时是相对的和我们推出的同时是绝对的）呐？从推导过程可以看出，爱因斯坦推导时除使用了大家共同已知的条件之外还另外使用了光速不变这一假设，而我们仅仅使用了大家共同已知的条件。这就是说，光速不变是造成这一矛盾的唯一原因。从而间接证明了光速不变假设是错误的。