高速移動しても光時計は遅れません。遅れるのは物質で出来た時計のみです。ですから、高速移動すると時間の経過が遅れるのではなく、物質が動き難くなることが分かります。
v[ｍ/秒]で移動すると、物質は静止時の√(1-v2/c2)倍しか動くことが出来ません。これはカウフマンの実験で証明されています。これを相対性理論ではm=m0√(1-v2/c2)と表します。つまり、v[m/秒]で移動する物質は静止時に比べて√(1-v2/c2)倍しか動かないので、まるで静止時の質量m0からmに増加したようだと言います。
つまり、v[m/秒]で移動すると、時計を構成する粒子が動き難くなるので、時計は1/√(1-v2/c2)秒間に1秒を刻みます。
これに比べて、列車の光時計は遅れません。列車の天上と床に鏡を置き、その間に光を上下させます。
列車静止時には、光はI字形に上下していました。列車がv[m/秒]で動くと、光はW字形に上下します。光の進む距離が伸びたので、光が上下する時間は1/√(1-v2/c2)倍になります。例えば静止時に光は2秒で上下往復していたとすると、v[m/秒]では2/√(1-v2/c2)秒で上下往復します。
その間に物質時計は2秒を刻みます。ですから、光時計と物質時計は同じ速さで時を刻むのです。
しかし、光時計が遅れたのは、光の伝わる距離が伸びたからで、時間が遅れたからではありません。
時間自体が遅れるのなら、光の速度も遅れ、更に距離も伸びるので光時計の遅れは1/(1-v2/c2)となり矛盾します。
相対性理論における質量増加の方程式は
m=m0/√(1-v2/c2)
です。
これで、vで移動する慣性系では、質量を持つ全ての粒子が同じ割合で動き難くなりますので、物質で出来た時計は全て1秒間に√(1-v2/c2)秒を刻みます。
質量のない光時計は、光の軌道が1/√(1-v2/c2)倍になるので、やはり1秒間に√(1-v2/c2)秒を刻みます。