从一个业余天体物理学爱好者的角度出发，如何理解「光速不变」这个定律呢？

光在真空中速度不变，是物理学家通过实验获得的结果。为了说明这个，我们假设光速为1米每秒，想象一个实验：我们让一个乒乓球朝上做匀速运动，速度是1米每秒，如果我们相对于乒乓球水平静止，那么我们测量的乒乓球速度大小就是1米每秒，方向是向上90度。但是如果我们相对乒乓球以1米每秒的水平速度向左运动，这时我们测量乒乓球的速度，发现乒乓球的速度大小变成了根号2米每秒，方向是右上45度。这是符合经典牛顿物理学的答案，此时的乒乓球速度实际上是水平和垂直运动速度的叠加。

物理学家曾经认为一切运动都是遵循以上规律，不管是乒乓球、足球还是真空中的光子都应该遵循这个规律，没有丝毫区别。然而，当物理学家将乒乓球换成光子时，奇怪的问题产生了…

把乒乓球换成光子后，物理学家通过实验发现，替代乒乓球的光子的速度方向的确也变成了右上45度方向，但是它的速度大小竟然还是1米每秒！

物理学家说，我靠！这不科学啊！然而他们换了很多种姿势……啊呸！应该是换了很多种测试方法，发现不管怎么实验，只能改变光子的方向，然而测出来的速度大小死死地恒等于1米每秒，没有丝毫变化。于是物理学家集体懵逼了……

直到有一天，有个叫爱因斯坦的家伙出来说，咳咳，同学们，我有一个想法，你们看—

在相对于光子水平静止的参照系下我们看到的光子走的运动轨迹是垂直的，而在相对于光子有水平运动的参照系下我们看到的光子走的运动轨迹是斜线，后者光子走过的路程较长。但是我们却测出不论前者还是后者，它们的速度相同。那么只剩下一种可能，就是两个参照系下的时间流速不同!

想通了这一点，爱因斯坦通过勾股定理计算出两个参照系对应的时间变化：

这就是狭义相对论的来历。

最后，光速那么快，物理学家是如何算出真空光速在参照系下保持恒定的呢？其实是这个：

迈克尔逊-莫雷干涉实验

光速虽快，但是光是高频电磁波，它会和自己相互干涉，形成明暗相间的干涉条纹。

这个实验通过半透镜和全反射镜让光走过不同的路径后与自身干涉。由于地球有自转和公转，也就是说它相对于空间其实是有速度的。所以如果光与乒乓球一样有速度叠加，那么我们缓缓转动这个实验装置，我们一定能看到干涉条纹缓缓移动。然而不管物理学家如何转动实验装置，干涉条纹都没有丝毫的变化……正是这个实验颠覆了经典物理的宇宙观，根据经典物理，宇宙是一个大湖，充满静止不动的以太水，各星系都在以太水里运动，而光就是以太水里泛起的涟漪。然而迈克尔逊-莫雷干涉实验告诉我们一个“残酷”的事实，那就是以太水根本不存在！