Если же говорить проще, то Эйнштейн вводит для естественнонаучного мышления два фундаментальных ограничения или даже запрета. Он запрещает постулировать любые абсолютные пространственно-временные системы отсчета и определять абсолютное положение наблюдателя в пространстве-времени. Второй запрет накладывает табу на все попытки представить скорость света больше или меньше константной. Если первый постулат решал в большей степени проблемы электромагнитной теории, то второй прямо затрагивал основы теории механического движения – всем хорошо знакомой теории Галилея – Ньютона.
Парадоксы и апории возникают при первых попытках осмыслить механическое движение в контексте постоянства скорости света в вакууме. С одной стороны, уравнения Максвелла запрещают распространение электромагнитного сигнала со скоростью больше скорости света. Но почему этот формальный запрет так важен и имеет такое значение?
Дело в том, что есть и еще одно важное соображение относительно скорости света и ее величины. Если бы скорость света в вакууме изменяла бы свое значение больше константной или если бы во Вселенной существовали бы скорости больше световой, то разом нарушились бы фундаментальные научные принципы, в том числе и принцип причинности, а будущее получило бы возможность вернуться в настоящее в случае, если мы догоним пролетевший мимо нас несущий некую информацию световой сигнал. У ученых был выбор – отказаться от инвариантности скорости света или пожертвовать рядом куда более фундаментальных положений, лежащих в основании научного знания.
Для дальнейшего изложения нам понадобятся мысленные эксперименты в достаточно большом количестве. Представим себе локомотив (1), движущийся относительно полотна со скоростью V. К локомотиву прицеплен вагон, внутри которого находятся два наблюдателя: один в начале вагона, другой – в конце. Наблюдатели посылают в направлении друг друга световые сигналы с начальной скоростью с и измеряют скорости распространения данных сигналов. Предположим (хотя в реальности мы таких скоростей никогда не наблюдали) для простоты расчетов, что скорость локомотива и вагона V = 100 000 км/с, но это значение наблюдателям пока не известно. Значение с нам известно из электромагнитной теории. Первый наблюдатель фиксирует скорость луча света, направленного в голову вагона из конца состава: (с + V) или 400 000 км/с. Второй наблюдатель измеряет скорость луча, направленного в конец вагона: (с – V) или 200 000 км/с.