光在真空中的传播速度为每秒299792458米 ， 且相对于任何参考系而言都恒定不变 ， 这就是光速不变原理 。
光速不变原理与我们日常所接触到的速度问题截然不同 ， 这也使人们对此表示难以理解 ， 所以我们需要追根溯源 ， 看看这光速不变到底是从何而来的 ， 光速不变的一个重要基础就是爱因斯坦的相对性原理 ， 相对性原理是一个非常简洁的原理 ， 根据相对性原理 ， 在任何惯性系中 ， 所有物理定律都保持不变 。 什么意思呢？
伽利略提出过一个著名的思想实验 ， 叫做萨尔维柯蒂之船 ， 就是说如果一个人被关在一艘大船的船舱之内 ， 船舱是完全封闭的 ， 这个人无法从船舱内得知船舱外的事情 ， 那么无论这个人在船舱内进行怎样的实验、多么细心地观察 ， 都无法判断出船是静止的 ， 还是移动的 ， 当然 ， 前提是这艘船非常平稳 。
在伽利略的思想实验中 ， 他设计了三个场景 ， 分别为飞动的小虫、游动的小鱼、滴水的罐子 ， 无论船是静止还是移动 ， 移动得有多快 ， 飞虫的飞行、小鱼的游动和罐子的水滴都不会出现丝毫的变化 ， 于是伽利略得出了一个结论：在惯性系中 ， 任何力学规律都保持不变 。
后来爱因斯坦在深刻思考了伽利略的相对性原理之后 ， 提出了自己的相对性原理 ， 就是在惯性系中 ， 不仅是力学规律 ， 任何物理规律都保持不变 。 也就是说不仅仅力学实验不能证明船的状态 ， 任何其它实验也无法证明船的运动状态 ， 这就是爱因斯坦的相对性原理 ， 而它也成为了光速不变原理的重要基础 。 光速不变原理在提出之后 ， 已经通过实验获得了充分的证明 ， 但这仍然不能改变它令人难以理解的现状 。
光速不变原理之所以难以理解 ， 关键在于它与我们的常识相悖 。
假设我们站在路旁 ， 此时我们的面前有一辆呼啸而过的火车 ， 它的速度为M ， 在火车之上短跑冠军博尔特正在向车头的方向奔跑 ， 他的速度为N ， 所以在我们看来 ， 此时博尔特相对于我们的速度是多少呢？这太容易了 ， 就是火车的速度加上博尔特的奔跑速度 ， 也就是M+N ， 这就是我们所知的常识 ， 当然它是正确的 。
现在博尔特累了 ， 停下来休息 ， 他站在原地 ， 向车头的方向打开了手电筒 ， 一束光从手电筒之中向车头的方向射出 ， 速度为C 。 此时相对于我们而言 ， 这束光的速度是多少呢？这看起来与博尔特奔跑没有什么不同 ， 只不过在火车内运动的主体由博尔特变成了光 ， 那么光相对于我们的速度当然就应该是火车的速度加上光的速度 ， 也就是M+C了 ， 这仍然是常识 ， 但是错了 。
光速相对于任何参考系而言都恒定不变 ， 所以火车上手电筒射出的光相对于我们而言 ， 其速度仍是C ， 而并不是M+C 。
为什么把博尔特换成光就不一样了 ， 光到底有何特殊？并不是光有什么特殊 ， 而是环境不同了 。 在江河湖泊中的航行经验放在大海中 ， 是没有用处的 ， 我们身处于一个宏观低速环境之下 ， 无论是火车还是飞机 ， 都太慢了 ， 我们所知的常识也是基于宏观低速环境而产生 ， 直接将宏观低速环境下的认知带入到高速环境之中 ， 自然就行不通了 ， 在高速环境之中 ， 速度有着与宏观低速环境下截然不同的规律 。
现在我们来思考另外一个有趣的问题 ， 如果我们正在以光速飞行 ， 此时在我们身旁出现了一束光 ， 这束光相对于我们而言是静止的吗？它相对于地面的速度又是多少呢？
光相对于地面的速度当然是光速 ， 这很好理解 ， 但光相对于正在飞行的我们而言 ， 它同样也不是静止的 ， 因为光速相对于任何参考系而言都保持不变 ， 所以光相对于飞行中的我们而言 ， 它的速度同样是光速 。
【光速|在火车上奔跑与打开手电筒，相对速度是不同的两种情况，为什么？】理论谁都能听懂 ， 但放到现实中来 ， 还是难以理解 ， 所以我们需要加入另一个元素：时间 。 光之所以相对于地面和飞行的我们而言都是光速 ， 就是因为高速运动会使运动物体的时间变慢 ， 这被称之为钟慢效应 ， 钟慢效应的存在是已经通过实验证明的 。 一个物体的运动速度越快 ， 它的时间就越慢 ， 当运动速度到达光速时 ， 时间便停止了 ， 这样就很好理解 ， 为什么光相对于地面和飞行中的我们而言 ， 相对速度都是相同的了 。 当然了 ， 在现实之中 ， 具有静止质量的物体是无法达到光速的 ， 所以时间也不会停止 。
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