为什么说光速是不变的

打开汽车车灯，发出一束光。如果汽车静止时，车灯发出的光运动速度是光速c，那么汽车开动起来的时候，车灯光的运动速度是不是汽车的速度加上c呢？如果假设时间的流逝是绝对的，不随汽车是否运动而改变，那么答案只能是肯定的，也就是说速度可以相互叠加。

但是，相对论表明，这种速度叠加的规律并不适用于光速运动的物体。事实上，无论车开动与否，车灯发出的光传播的速度都是一样的。

光的本质吸引了科学家不懈探索

光速为什么不变呢？让我们从相对性原理谈起。如果你坐在匀速运动的车上，这时你能不能分辨出，是你和车在运动，还是车窗外的景色在运动？伽利略告诉我们，运动是相对的，我们分辨不出到底谁在运动。在牛顿的力学理论中，伽利略的这个相对性原理与运动速度的叠加相安无事，因为在牛顿的理论体系中，时间是绝对的，和观测者的运动没有关系。但是，爱因斯坦放弃了“绝对的时间”这个假设，而是选择用光来校对不同地点的时钟。这时，如果不想放弃伽利略的相对性原理，我们就只好假设光速是不变的。

光速不变是个革命性的假设，因为这个假设推翻了时间的绝对性。不过，再好的假设也要能通过实验的检验，才能被科学所接受。

美国物理学家迈克耳孙

最早企图测量光速的人是伽利略，但那个时代无法测出结果，他的结论是假如光速不是无限大的，它也一定大得不可思议。1676年丹麦天文学家罗默第一个给出光速的测量值，他利用木星卫星从阴影中出现的时间测量出光速是地球绕太阳速度的9000多倍。1926年，美国第一个诺贝尔奖获得者迈克耳孙测量的光速与光速的现代数值只差了10万分之一。第一个试图测量光速变化的也是美国科学家迈克耳孙，测量相对速度的技术不同于绝对速度，所以早在1881年他就完成了光速是否与地球速度有关的测量。当然，他的出发点不是测量光速是否不变，而是试图测量地球相对以太的速度：根据以太理论，光是以太振动的波，所以当地球相对以太运动时，根据牛顿理论体系，平行于地球运动的光的速度与垂直于地球运动的光的速度是不同的。但他没有能够测量出这种不同，所以以太理论看来是不正确的。从今天的角度来看，他验证了光速不变假说。从1887年莫雷和迈克耳孙提高测量精度开始，直到近代用激光干涉仪来提高测量精度，精度不断提高。2009年的结果是，光速变化小于1纳米/秒。因此，我们没有什么理由怀疑光速不变的假说。（李淼）