簡單講，光速不變最開始只是假設，是假設，是假設！

重要的事情說三遍！

只是這個假說後來經過實驗不斷論證，確實成立，被作爲愛因斯坦作爲基本公設之一（另一個公設是相對性原理），創建了偉大的狹義相對論。

愛因斯坦爲什麽會提出“光速不變”這個假設？這個就說來話長了，之前有科普專門分析過，這裏就長話短說。

主要原因有兩點。第一，麥克斯韋方程組推導出來的電磁波速度公式中，電磁波的速度爲常數，與參照系無關。這就給了愛因斯坦極大的靈感。第二，物理學界大佬苦苦尋找的光速的參照系“以太”，在實驗中被證明根本不存在。這其實就意味著光速不需要參照系。

但是當時的物理學界大佬根本不敢堅持光速不變，以爲那意味著統治物理學界幾百年的牛頓力學體系轟然倒塌。就連“邁克爾遜莫雷實驗”的兩人邁克爾遜和莫雷，也不敢相信光速是不變的，他們甯願相信實驗本身出了問題！

最終還是愛因斯坦“頂住壓力”，提出了“光速不變”！而後來的無數次實驗，都證明了光速的確是不變的。

當然，這裏有必要強調一下，光速不變並不是指“光在真空的速度爲每秒30萬公裏”，而是指不管光源如何運動，也不管在任何參照系下觀測，光速都保持恒定不變。

說白了，就是光速與其他任何速度疊加之後，仍舊是光速。即便你以0.9倍光速追趕一束光，這束光在你眼裏仍舊光速，而不是0.1倍光速。

下面就用例子通俗解釋光速不變會帶來什麽樣的結果。

假設有這麽一個光子鍾，結構很簡單，水平放置兩面鏡子，相距15厘米，鏡子之間有一個光子上下垂直運動，假設運動一個回合就是一秒。

你帶著這個光子鍾，乘坐一艘飛船以亞光速V飛行，我待在地球上不動。在你眼裏，光子中的光子當然是垂直上下運動的。那麽在我們眼裏，光子鍾中的光子會如何運動呢？

很明顯，我不會看到光子垂直運動了，而是斜線運動。飛船一直在亞光速飛行，在我眼裏，光子運動一個回合當然需要時間，這段時間裏飛船也飛行了一段距離，光子到達上下兩面鏡子的點也會發生移動。

相當于我看到的光子飛行的距離變長了。而由于光速本身是不變的，因此光子飛行一個回合的時間變長了。

說白了，你經曆的一秒，在我眼裏可能是三秒，四秒甚至更長，也就是說你的時間變慢了，膨脹了。

我看到你的一切都是慢動作，就像電影裏的慢動作回放一樣。甚至打個噴嚏可能都需要幾分鍾時間。

當然，我們也可以用數學公式推導出時間膨脹公式，主要利用到勾股定律，過程並不複雜。這裏簡單來推導一下。

根據下圖，我們簡單畫出一個直角三角形。假設飛船的速度爲V，你的時間爲t，我的時間爲t'。

利用勾股定律，兩個直角邊的平方和，等于斜邊長的平方，很容易得出下面的公式。

ct的平方+vt'的平方=ct'的平方

對以上公式進行簡單推導，最終就可以推導出時間膨脹公式。

仔細觀察這個公式，你會發現什麽？

如果你乘坐的飛船速度無限接近光速，意味著V無限接近光速C，意味著t必須無限大，這就說明你的時間趨于靜止了。

而另一極端就是，你乘坐的飛船速度V趨于零，也就是靜止不動，相當于與我一樣待在地球上，那麽公式中的兩個時間就趨于一致。這當然是肯定的，因爲你和我相對靜止，時間流逝速度當然是一樣的。

除了時間膨脹公式之外，還有尺縮效應和質增效應公式，都可以在光速不變的基礎上推導出來。而由于時間和空間是有機的整體，兩者不可分割，所以時間膨脹和尺縮效應其實是等價的，兩者也必須同時出現。

根據尺縮效應，如果你的速度無限接近光速，你在一瞬間就可以到達任何遙遠的距離，哪怕是宇宙的邊緣，也可以瞬間到達。因爲對于你來講，不管多遠的距離都是近在咫尺，整個宇宙就好像濃縮爲一個點，讓你觸手可及，瞬間到達。

結語

其實光速不變更深層的東西是時空的相對性，時空結構的彈性，因此時間膨脹也是由時空的彈性造成的。光速的背景是四維時空，因爲光速又可以理解爲四維時空本身的速度，或者說“時空漣漪”的移動速度，就像把石頭扔到水裏引發的“水波漣漪”一樣，水波的速度與振動源的速度沒有關系！

完。