光の片道速度
There are theories, such as Lorentz ether theory that are experimentally and mathematically equivalent to special relativity but have a preferred reference frame. In order for these theories to be compatible with experimental results the preferred frame must be undetectable. In other words, it is a preferred frame in principle only, in practice all inertial frames must be equivalent, as in special relativity.
A sychronisation scheme proposed by Reichenbach and Grünbaum, which they called ε-synchronization, was further developed by authors such as Edwards (1963), Winnie (1970), Anderson and Stedman (1977), who reformulated the Lorentz transformation without changing its physical predictions. For instance, Edwards replaced Einstein's postulate that the one-way speed of light is constant when measured in an inertial frame with the postulate:
So the average speed for the round trip remains the experimentally verifiable two-way speed, whereas the one-way speed of light is allowed to take the form in opposite directions:
c ± = c 1 ± κ . {\displaystyle c_{\pm }={\frac {c}{1\pm \kappa }}.}
Therefore, since the laws of motion predict isotropic one-way speeds of moving bodies with equal acceleration, and because of the experiments demonstrating the equivalence between Einstein synchronization and slow clock-transport synchronization, it appears to be required and directly measured that the one-way speed of light is isotropic in inertial frames. Otherwise, both the concept of inertial reference frames and the laws of motion must be replaced by much more complicated ones involving anisotropic coordinates.
However, it was shown by others that this is principally not in contradiction with the conventionality of the one-way speed of light. Salmon argued that momentum conservation in its standard form assumes isotropic one-way speed of moving bodies from the outset.
光の往復速度とは、ある点(光源)から鏡まで行って帰ってきた光の、平均速度である。光は同一地点から発し、また達するため、合計時間の測定には一つの時計しか必要としない。それゆえ、この速度は、いかなる時計の同期方法からも独立に、実験的に測定することができる。直線を往復する場合だけでなく、光が閉路(closed path)をつくるいかなる測定も、往復速度の測定をしていることになる。
マイケルソン・モーリーの実験やKennedy–Thorndikeの実験といった多くの特殊相対性理論の検証実験は、ある慣性系における光の往復速度は、等方的であり、閉路の取り方と独立である、ということを極めて高い精度で示してきた。マイケルソン・モーリー型の等方性に関する実験は、マイケルソン干渉計の全て腕が特定の周期を持っており、全体で相対的な方角の依存性を検証することができる光時計とみなせることから、「時計同期実験」とも呼ばれることがある。
1983年以来、光が真空中で1秒あたりに進む距離の⁄299,792,458として1メートルが定義されてきた。これはつまり、光速はもはや国際単位系では実験的に測定できず、メートルの長さを他の長さの基準に対して比較することが必要であることを意味する。
伝搬路の方向がΣ系に対して変化するときの、同じ二つの時計の間の速度の等方性の検証は、それらがどのように同期されたかによらないはずである」と主張している。彼はアドホックな仮説を紹介することによって、エーテル理論だけが相対性と整合をとることができると加えている。 また最近の論文(2005, 2006)でWillはそれらの実験を「片道伝搬を用いた光速の等方性」を測定するものと呼んでいる。
しかし他の、Zhang (1995, 1997) やAnderson et al. (1998)などは、この解釈が誤りであると示している。例えば、Anderson et al.は、ある特定の座標系を選ぶ時点で既に同時性についての恣意的決定がなされており、その座標系における光の片道速度や他の速度の等方性に関する全ての仮定もまた恣意的決定であることを指摘している。それゆえ、RMS理論はローレンツ不変性と光の往復速度について分析するのに有用な検証理論に留まっており、光の片道速度についてはそうではない。彼らは「...光の片道速度の等方性については、同一の実験内で、原理的には少なくとも片道速度の数値を導出しなくては検証する望みがないが、それは同期法に関する恣意性と矛盾することになる」と結論付けている。 ローレンツ変換の、片道速度に関する非等方性を考慮した一般化を用いて、ZhangとAndersonはローレンツ変換と光の片道速度の等方性に整合する全ての事象と実験結果が、光の往復速度の一定性と等方性を保ったまま、片道速度の非等方性を許すものとも整合することを指摘した。