誤解來源於語言的不當性。物理學中的很多理解障礙，源於人類提出的問題不恰當、不合理。比如，光的速度是多少？這個問題是不恰當的，因為速度不是一個好的物理量。我們要學會區分物理量的好壞，從而問出有意義的問題。 速度為什麼不是好的物理量呢？這跟速度的定義有關。速度是定義為空間對時間的導數。這就隱含了一層意思，就是認為時間是標記物體運動的一個引數，空間座標是時間的函式，所以我們要了解空間關於時間的變化率，也就是速度。 這種定義明顯地把空間和時間放在了不對等的位置上。一個粒子在時空中運動，劃過一條世界線。按照狹義相對論的時空觀，時空是等價的。粒子不僅在空間方向上運動，也在時間方向上運動。你憑什麼要求空間對時間求變化率呢？這就好像你看到一個拋物運動的軌跡以後，問出一個問題：水平位移對垂直位移的變化率是多少？這有意義嗎？有意義的問題應該是水平速度和垂直速度分別是多少。水平運動和垂直運動是兩個平等的自由度，我們應該分別詢問它們關於一個共同引數（比如時間）的變化率，才有意義。 作為類比，在相對論中，時間和空間都變成了平等的自由度，因此我們不能要求一個自由度對另一個自由度求變化率，而是要分別詢問，時間和空間關於某個共同引數（比如世界線軌跡）的變化率，這才有意義。所以我們要定義一個有4個分量的速度：它的三個空間分量分別是三個空間座標對proper time (固有時)的變化率，反映了物體在空間中的運動；還有一個時間分量是時間對 proper time 的變化率，反映了物體在時間方向上的運動。這種速度被稱為恰當速度（proper velocity），又稱為 velocity 4-vector，它是Lorentz 協變的。我們容易感受到，這樣的速度才是好的速度。 這樣，我們會發現，即使是一個靜止的物體，它其實也在運動。靜止的物體沿著時間的方向運動，從過去走向將來，其恰當速度的“大小”（scalar product of velocity 4-vector）正好就是光速。所以從這個意義上說，每一個物體都在時空中以光速運動！光速不是光所特有的，而是一切物體都共有的恰當速度。靜止的物體和光的唯一區別就在於，靜止的物體把所有的恰當速度都用到了在時間方向上的運動上去了，而光則把恰當速度“平均分配”到時間和空間兩個方向上的運動上去。 那麼這下好了，所有的物體在時空中的恰當速度都是一樣大的，那麼我們怎麼比較物體運動的快慢呢？由於恰當速度不能夠再用於衡量物體的快慢，我們需要專門針對物體的快慢定義一個新的物理量，叫做快度。 快度定義為：arccosh( v0 / c ), 其中v0 是恰當速度的第四分量，c 是真空光速。也許，我們會覺得很奇怪，為什麼快度這麼複雜的概念反而是一個好的物理量呢？這與我們看問題的角度有關，在狹義相對論的時空觀看來，快度是衡量物體運動快慢最自然的物理量。因為它就是時空轉動的轉角（如果我們把 Lorentz boost 想象成一種旋轉的話），從某種意義上，我們可以認為快度衡量了世界線和時間軸的“夾角”。對於靜止的物體，世界線沿時間軸方向，夾角為0，所以快度也為0，故稱之為靜止。對於光來說，比較奇特一些，因為時空是 Minkowski 空間，所以夾角這件事情不是我們直接用量角器可以量出來的。實際上，按照定義式計算，光的快度是無窮大。 光的快度是無窮大，這說明了兩個問題：第一，沒有任何物體的快度可以比光更大，所以光是最快的；第二，無窮大加減任何有限的快度，仍然是無窮大，所以光在任何有限快度的參考系中，都是無窮快的，也就是說，光速不變。 收到的贊和評論越來越多，誠惶誠恐。故貼出原文連結怎樣理解光速不變呢？為什麼光速不變？複製的豆瓣的Everett的回答
誤解來源於語言的不當性。物理學中的很多理解障礙，源於人類提出的問題不恰當、不合理。比如，光的速度是多少？這個問題是不恰當的，因為速度不是一個好的物理量。我們要學會區分物理量的好壞，從而問出有意義的問題。 速度為什麼不是好的物理量呢？這跟速度的定義有關。速度是定義為空間對時間的導數。這就隱含了一層意思，就是認為時間是標記物體運動的一個引數，空間座標是時間的函式，所以我們要了解空間關於時間的變化率，也就是速度。 這種定義明顯地把空間和時間放在了不對等的位置上。一個粒子在時空中運動，劃過一條世界線。按照狹義相對論的時空觀，時空是等價的。粒子不僅在空間方向上運動，也在時間方向上運動。你憑什麼要求空間對時間求變化率呢？這就好像你看到一個拋物運動的軌跡以後，問出一個問題：水平位移對垂直位移的變化率是多少？這有意義嗎？有意義的問題應該是水平速度和垂直速度分別是多少。水平運動和垂直運動是兩個平等的自由度，我們應該分別詢問它們關於一個共同引數（比如時間）的變化率，才有意義。 作為類比，在相對論中，時間和空間都變成了平等的自由度，因此我們不能要求一個自由度對另一個自由度求變化率，而是要分別詢問，時間和空間關於某個共同引數（比如世界線軌跡）的變化率，這才有意義。所以我們要定義一個有4個分量的速度：它的三個空間分量分別是三個空間座標對proper time (固有時)的變化率，反映了物體在空間中的運動；還有一個時間分量是時間對 proper time 的變化率，反映了物體在時間方向上的運動。這種速度被稱為恰當速度（proper velocity），又稱為 velocity 4-vector，它是Lorentz 協變的。我們容易感受到，這樣的速度才是好的速度。 這樣，我們會發現，即使是一個靜止的物體，它其實也在運動。靜止的物體沿著時間的方向運動，從過去走向將來，其恰當速度的“大小”（scalar product of velocity 4-vector）正好就是光速。所以從這個意義上說，每一個物體都在時空中以光速運動！光速不是光所特有的，而是一切物體都共有的恰當速度。靜止的物體和光的唯一區別就在於，靜止的物體把所有的恰當速度都用到了在時間方向上的運動上去了，而光則把恰當速度“平均分配”到時間和空間兩個方向上的運動上去。 那麼這下好了，所有的物體在時空中的恰當速度都是一樣大的，那麼我們怎麼比較物體運動的快慢呢？由於恰當速度不能夠再用於衡量物體的快慢，我們需要專門針對物體的快慢定義一個新的物理量，叫做快度。 快度定義為：arccosh( v0 / c ), 其中v0 是恰當速度的第四分量，c 是真空光速。也許，我們會覺得很奇怪，為什麼快度這麼複雜的概念反而是一個好的物理量呢？這與我們看問題的角度有關，在狹義相對論的時空觀看來，快度是衡量物體運動快慢最自然的物理量。因為它就是時空轉動的轉角（如果我們把 Lorentz boost 想象成一種旋轉的話），從某種意義上，我們可以認為快度衡量了世界線和時間軸的“夾角”。對於靜止的物體，世界線沿時間軸方向，夾角為0，所以快度也為0，故稱之為靜止。對於光來說，比較奇特一些，因為時空是 Minkowski 空間，所以夾角這件事情不是我們直接用量角器可以量出來的。實際上，按照定義式計算，光的快度是無窮大。 光的快度是無窮大，這說明了兩個問題：第一，沒有任何物體的快度可以比光更大，所以光是最快的；第二，無窮大加減任何有限的快度，仍然是無窮大，所以光在任何有限快度的參考系中，都是無窮快的，也就是說，光速不變。 收到的贊和評論越來越多，誠惶誠恐。故貼出原文連結怎樣理解光速不變呢？為什麼光速不變？複製的豆瓣的Everett的回答