施鬱（復旦大學物理學系）

這個問題可以從幾個角度來看。首先，光速不變假設可以看成對愛因斯坦的第一個假設，即相對性原理，在麥克斯韋電磁學上的貫徹，因為光速是麥克斯韋方程中的重要元素。 由此，愛因斯坦建立了一個新的時空觀，將這兩個假設和諧地結合起來。

光速不變假設與相對性原理結合起來，就解決了當時困擾物理學界的一系列以太（光傳播所依賴的媒介）漂移實驗的零結果。這包括當時愛因斯坦本人關注的恆星光行差、斐索關於流動水中的光速的實驗，以及他了解但沒有特別強調的邁克爾孫-莫雷實驗，因為前者顯示了關於相對速度的一階效應。從而，以太這個概念被拋棄。

從歷史發展的角度，愛因斯坦的假設取代了菲茲傑拉德和洛倫茲的在牛頓力學框架下的、真實的、與參照系無關的尺子收縮假設。

1905年，愛因斯坦考慮他的假設時，困擾於它似乎與傳統的速度相加法則相矛盾。洛倫茲並沒有推匯出新的速度相加法則。愛因斯坦花費很多力氣解決了這個問題，終於發現了時間的相對性。與朋友貝索的討論起了幫助，因此愛因斯坦狹義相對論論文中唯一致謝的就是貝索。另外，早先，他和朋友們曾研讀過彭加勒的著作，其中有關於時間相對性的哲學討論。

最後，或許愛因斯坦本人並沒有意識到，因果性要求不同參照系中相同的速度要麼是無窮大，要麼是一個確定的有限速度，前者導致伽利略變換，後者導致洛倫茲變換。光速不變的假設指明瞭後者就是光速。

1861至1862年，麥克斯韋整理了既有的電磁學定律，提出了「麥克斯韋方程組」，從場的角度描述了電磁場的動力學：

根據這個公式，就可以推出電磁波的波動方程。由於電場與磁場之間具有如上公式之中的相互轉化關係，可以自然的得到一個波動方程。而這個波動方程的解，即一個正弦波，有一個對應的速度：

這乍看起來沒有什麼問題。然而，仔細思考，就會問：這個速度是在哪一個參考系下得到的？在當時的認知中（即經典的伽利略時空觀，速度疊加服從線性疊加原則），光是在一種叫做「以太」的介質中傳播的，與經驗中的一般物質沒有什麼差別。那麼，既然得到了這樣的一個速度，很自然的就要問它是在哪個介質中傳播的，更進一步的，很多人會覺得，這樣簡潔的表達，很可能就是光相對以太的速度。

當時人們就設計了實驗，試圖用光來測量以太的存在。當時使用干涉的手段，以測量光在不同參考系中微小的速度差異。然而結果令當時的人非常費解：結果顯示光在兩個速度不同的參考系中，都顯示出了相同的速度。為了解釋這些現象，當時提出了很多解釋。在以太的框架中，洛倫茲提出了早期的洛倫茲方程。而愛因斯坦則跳出了以太的框架，直接從時空本身的角度去思考，提出了光速不變的思想，並重新詮釋了洛倫茲方程的含義，也就有了狹義相對論。

答：愛因斯坦當時，有很大的可能，是為了解決麥克斯韋方程組中的速度，而想到的“光速不變”！

狹義相對論解決了當時的很多問題，比例麥克斯韋方程組得到的速度、邁克爾遜-莫雷實驗等等。

但我曾經看過的一本《愛因斯坦傳》，書中強調了愛因斯坦1905提出狹義相對論後，表示過他之前並不知道邁克爾遜-莫雷實驗。

愛因斯坦對他得到狹義相對論，提到過一個追光實驗：愛因斯坦16歲時，就曾設想追逐一束光會發生什麼事，光會不會靜止?或者凍結？

也許，這就是愛因斯坦對光速不變的雛形！

其中不得不提的是麥克斯韋方程組，十九世紀末，大科學家麥克斯韋在前人的基礎上，提出了大名鼎鼎的電磁學方程組。

方程組的一個解給出了一個速度，經過計算，這個速度剛好等於光速，於是麥克斯韋大膽預言了光（可見光）是電磁波。

可這個速度有一個非常大的問題，就是得到的速度本身，沒有依賴於任何參考系，這個速度好像就是“天然的”，方程不需要藉助參考系就得到了一個速度，這對經典力學來說是不可思議的！

為了解釋這個速度，科學家們藉助了一個古老的概念——以太。加入以太學說後，這個速度的相對性問題得到了解決，因為以太學說中以太就是絕對參考系！

後來邁克爾遜-莫雷實驗，否定了以太的存在；直到1905年，愛因斯坦提出狹義相對論，以光速不變為基礎，才徹底解決了以上問題。

但是，就如愛因斯坦後來所說，他發表狹義相對論前，他並不知道邁克爾遜-莫雷實驗！