Ваш "мысленный эксперимент" - это полная белиберда, уж извините. Я даже не всё понял.
Скорость - это конкретная величина, которую вы измеряете тем или иным образом. Например, вы берёте расстояние и делите на время.
Но определить таким образом скорость света в одном направлении (отдельно туда или обратно) не представляется возможным, потому что вам необходимо синхронизировать часы, находящиеся в двух разных точках. А это требует предположений об изотропности свойств пространства и света. Непосредственному измерению (без всяких лишних утверждений) поддаётся только скорость туда-обратно. При этом считается разумным, что наш мир изотропен, то есть его свойства одинаковы во всех направлениях. Поэтому считается, что и свет движется во всех направлениях одинаково (в инерциальных системах отсчёта, где нет ускорений или гравитации). А это делает "одностороннюю" скорость света равной скорости "туда-обратно" просто по определению, исходя из процедуры синхронизации часов, и одинаковой во всех направлениях, исходя из предположений об изотропности нашего мира.
Пpавда уточню, что скорость света можно измерять и без использования часов, например по эффекту Доплера (как это делал Рёмер, наблюдая движение спутника Юпитера Ио), либо по явлению абберации света (которое возникает из-за движения земли по орбите). Оба этих способа измерений показывают, что свет распространяется одинаково во всех направлениях, то есть пространство действительно является изотропным. По крайней мере в нашей солнечной системе и рядом с ней.