質問: https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q14241184194 光は斜めに進まないという質問者さん。
回答: 光で考えないで、電車の中で 天上にあるボールと その真下から投げるボール で考えれば簡単な話ですね。 その場合どちらも 電車と同じ方向に動いていますから 上のボールと下から投げるボールの 相対関係は常に上下関係であり その結果として下から投げたボールは 上のボールの真下から当たる事になります。 しかし、この投げたボールの運動を 電車の外から止まっている人が見れば ボールは上に上がると同時に 電車の移動する方向にスライドするように動きますから 当然、その運動は斜めに上がって見える訳です。 しかし、この場合でも 止まって居る人から見ても やはり両方のボールは真下から当たるように見えます。 何故ななら下から上がるボールが 斜めにスライドするのと同じ方向に 上にあるボールも電車の進行方向に運動しているからです。 従って下のボールが斜めに動く間に 上のボールも横に動いて行くので この2つのボールの位置関係は 外の人から見ても 相対的には真下から当たる状態に見えます。 この下のボールの運動を 「光」に置き換えて考えれば 良いだけですね。 光がボールの下から当たるのは 光と同じ方向に上のボールも移動して 光源とボールの位置関係は電車の進行方向的には 常に相対速度がゼロな状態です。 それを外から見ている人から見ても 相対的な位置関係は変わらないので 何処から誰が見ても 電車の中の光は 電車の中のボールに真下から当たる・・となるでしょう。 (ボールが電車の外にあり 止まって居る場合なら 光はボールに斜めに当たります。 ただし、電車の速度が 光速の10%くらいにならないと 人間の目では、そんの斜め加減は分かりません。 それは光の速度が電車の速度より あまりに速いからです)