光在空虛空間裡總是以一確定的速度傳播著，與發射體的運動狀態無關。——愛因斯坦

1905年，愛因斯坦提出光速不變原理，即在任何參考系下，真空中的光速恆定不變（c=299792458m/s）。這一假設難以被人們接受，僅僅在於它異乎尋常。那麼你認為光速不變的理由可能是什麼？

麥克斯韋方程組的推論

真空中ε、μ是不變的，因此c是不變的。

在真空中求解麥克斯韋方程組，會得到一個二階偏微分方程，即波動方程∂²u/∂t²-v²∂²u/∂x²=0，其中波速等於真空介電常數ε與真空磁導率μ乘積的平方根倒數v=1/√εμ，ε、μ是直接通過實驗測得的資料，結果剛好是1/√εμ=c（光速）。

麥克斯韋方程組

時空的幾何性質

光速不變具有普遍性，宇宙中的一切事物都以固定的光速運動。

按照愛因斯坦本人的觀點，四維時空中任何事物的速度都是不變的，當它在空間中運動變快時，在時間中就會變慢，總的時空速度都是c。這是時空作為一個整體的幾何本質，由此愛因斯坦提出了時空間隔概念——任意兩個事件之間的時空距離ds²=(cdt)²-(dx²+dy²+dz²)，對於光而言，ds等於0；對於實物粒子而言，空間速度遠小於光速，所以空間距離dx²+dy²+dz²不可能大於或等於cdt，故ds>0。而ds≤0的區域意味著與原點沒有任何因果聯絡。

值得一提的是，廣義相對論中的“度規”正是從時空的幾何性質裡提取出來的概念。

幾何時空

資訊的傳遞極限

資訊傳遞的極大值一定是有限的，而非無限。

假設資訊傳遞的速度是無限的，則會顛倒因果關係，引發邏輯矛盾。例如A分別接收B、C的資訊，C的資訊會傳遞給B，引起B變化後的資訊不可能早於C傳給A的資訊。因果關係必須保證在A看來B的變化是因為C。因此，資訊一定會存在傳遞的極大值，而光速恰恰被選中而已，而且從一定程度上來說，光速本身其實也是人為定義的值（c=299792458m/s）。

此外，影子的移動可以大於光速，量子糾纏也是超距作用，但二者都不能傳遞任何資訊。

光線傳遞

時空之外的產物

光也許只有脫離時空的束縛，速度才能保持不變。

根據相對論的鐘慢效應t2=t1/√(1-v²/c²)，光子的速度是c，那麼對觀測者而言，光子的時間是靜止的，因此光子的時間既沒有起點也沒有終點，至少光存在於時間之外，所以光速才是特殊的。

宇宙大爆炸

光子宇宙

萬物所由之而生的東西， 萬物消滅後復歸於它。——阿那克西曼德

光子是不是一個宇宙，宇宙會不會是一個光子？

宇宙乃至大無外，光子是至小無內，老子講物極必反。根據量子力學的不確定性原理ΔEΔt≥ℏ/2，在觀測者看來，光子的時間是0，那麼能量可能是∞，貌似包含了整個宇宙；宇宙的時間是∞（宇宙存在，時間就是永恆的），其能量應該是0，像極了光子。

正如我們存在於宇宙之中， 不能談論宇宙本身的速度一樣，或許不允許談論光速。

無論如何，光速不變原理始終都是一條假設。為了人類科學的發展，人們內心更希望打破這條束縛，那麼在你的想象中，它為什麼永恆不變呢？