光在空虚空间里总是以一确定的速度传播着，与发射体的运动状态无关。——爱因斯坦

1905年，爱因斯坦提出光速不变原理，即在任何参考系下，真空中的光速恒定不变（c=299792458m/s）。这一假设难以被人们接受，仅仅在于它异乎寻常。那么你认为光速不变的理由可能是什么？

麦克斯韦方程组的推论

真空中ε、μ是不变的，因此c是不变的。

在真空中求解麦克斯韦方程组，会得到一个二阶偏微分方程，即波动方程∂²u/∂t²-v²∂²u/∂x²=0，其中波速等于真空介电常数ε与真空磁导率μ乘积的平方根倒数v=1/√εμ，ε、μ是直接通过实验测得的数据，结果刚好是1/√εμ=c（光速）。

麦克斯韦方程组

时空的几何性质

光速不变具有普遍性，宇宙中的一切事物都以固定的光速运动。

按照爱因斯坦本人的观点，四维时空中任何事物的速度都是不变的，当它在空间中运动变快时，在时间中就会变慢，总的时空速度都是c。这是时空作为一个整体的几何本质，由此爱因斯坦提出了时空间隔概念——任意两个事件之间的时空距离ds²=(cdt)²-(dx²+dy²+dz²)，对于光而言，ds等于0；对于实物粒子而言，空间速度远小于光速，所以空间距离dx²+dy²+dz²不可能大于或等于cdt，故ds>0。而ds≤0的区域意味着与原点没有任何因果联系。

值得一提的是，广义相对论中的“度规”正是从时空的几何性质里提取出来的概念。

几何时空

信息的传递极限

信息传递的极大值一定是有限的，而非无限。

假设信息传递的速度是无限的，则会颠倒因果关系，引发逻辑矛盾。例如A分别接收B、C的信息，C的信息会传递给B，引起B变化后的信息不可能早于C传给A的信息。因果关系必须保证在A看来B的变化是因为C。因此，信息一定会存在传递的极大值，而光速恰恰被选中而已，而且从一定程度上来说，光速本身其实也是人为定义的值（c=299792458m/s）。

此外，影子的移动可以大于光速，量子纠缠也是超距作用，但二者都不能传递任何信息。

光线传递

时空之外的产物

光也许只有脱离时空的束缚，速度才能保持不变。

根据相对论的钟慢效应t2=t1/√(1-v²/c²)，光子的速度是c，那么对观测者而言，光子的时间是静止的，因此光子的时间既没有起点也没有终点，至少光存在于时间之外，所以光速才是特殊的。

宇宙大爆炸

光子宇宙

万物所由之而生的东西， 万物消灭后复归于它。——阿那克西曼德

光子是不是一个宇宙，宇宙会不会是一个光子？

宇宙乃至大无外，光子是至小无内，老子讲物极必反。根据量子力学的不确定性原理ΔEΔt≥ℏ/2，在观测者看来，光子的时间是0，那么能量可能是∞，貌似包含了整个宇宙；宇宙的时间是∞（宇宙存在，时间就是永恒的），其能量应该是0，像极了光子。

正如我们存在于宇宙之中， 不能谈论宇宙本身的速度一样，或许不允许谈论光速。

不识庐山真面目，只缘身在此山中——苏轼

无论如何，光速不变原理始终都是一条假设。为了人类科学的发展，人们内心更希望打破这条束缚，那么在你的想象中，它为什么永恒不变呢？