光的这种“霸道”行为颠覆人类认知，相对论的大门也因此被撬开！

光，在我们身边无处不在，但直到今天，人类仍旧没能完全弄清楚光的本质。

人类对光的研究有一千多年的历史，对于光的研究贯穿了人类整个科学发展史，因为科学家们坚信，光很可能隐藏着宇宙的终极奥秘。

而爱因斯坦正是通过对光的研究，成功撬开了相对论的大门。具体是怎么回事呢？让我们先从我们每天都能感受到的速度开始说起。

日常生活经验告诉我们，任何速度都是相对的，都需要有参照系才有意义。比如说，高速公路上行驶的汽车仪表盘上显示的是时速是100公里，用速度v来表示。看起来车速没有参照系，实际上我们通常都默认地面为参照系，所以一般情况下也不会刻意指出地面是参照系。

假设你在汽车上安装了一种高科技雷达，能够测量出车灯发出的光的速度，这个速度是每秒30万公里，也就是光速c。

那么对于静止在地面上的我讲，车灯发出的光的速度是多少呢？

按照我们的传统计算方式，速度都是会叠加的，于是在我眼里，车灯的光的速度应该等于汽车的速度加上光速，也既是v+c。

如果你驾驶的汽车速度忽快忽慢，在我眼里，车灯发出的光的速度也应该会忽快忽慢。这样的结果很符合我们的日常生活经验。

但事实上并非如此，无论计驾驶的汽车速度有多快，哪怕无限接近光速，在我眼里车灯发出的光的速度都保持不变，恒定为光速c，也就是每秒30万公里。

实际上这就是光速不变原理。

由于速度等于距离也就是空间除以时间，当然光速也是这样计算的。如果光速保持绝对不变，无论汽车的速度如何变化， 车灯发出的光的速度始终保持不变，这就要求空间和时间必须做出相应改变，只有这样才能保证光速的绝对不变。

这就是爱因斯坦眼里的相对时空观。相对时空观意味着，既然光速是绝对的，就要求时间和空间必须做出妥协。不然如果时间和空间也是绝对不变的，也就是牛顿力学体系下的绝对时空观，光速不可能保持不变。

在爱因斯坦眼里，光的速度之所以如此特殊，就是时间和空间一切协作造成的，时间和空间时刻进行“合作”，随时最初相应调整，目的就是保证光速的绝对不变。

说白了，要想保证光速的绝对不变，时间和空间就不能绝对不变。如此一来，突然间时空结构就变得非常有弹性。

在光速不变原理的基础上，加上狭义相对性原理，爱因斯坦终于提出了伟大的狭义相对论，推翻了牛顿力学体系的基础：绝对时空观。

当然，爱因斯坦并不是拍脑门提出光速不变原理的，而是通过长期观察思考提出来的。一开始，爱因斯坦通过伟大的麦克斯韦方程组观察到了光速的计算公式中，的确与参照系无关，再加上后来假设的“以太”概念会引发越来越多的矛盾，于是爱因斯坦就大胆地用“奥卡姆剃刀”直接把“以太”的概念去掉了。

说白了，光速不变原理其实是一个假设，没错就是一个假设。当然，也可以认为是公理，既然是公理，就无需证明，也没有办法完全证明。只要这个假设符合实验验证就可以了。

在之后的很多实验验证过程中，科学家并没有光速会随着参照系的不同而发生变化，言外之意，光速不变原理的确站得住脚，它确实是一个好假设。而狭义相对论经过一百多年仍旧屹立不倒，不管是在实验中还是现实中的观测，都证明了狭义相对论的可靠性。

光速不变原理，其实还有着更深刻的道理。光速，首次把时间和空间紧紧联系在一起，时间和空间是一体的，是不可分割的整体。

光速，时间，空间之间，光速就是“老大”，无论时间和空间如何变化，光速都像站在山顶之上的“大侠”那样纹丝不动。

相对光速，时间和空间就像“小老弟”一样，为了保证“老大”的绝对不变，必须做出相应的调整来迎合光速的“纹丝不动”。

光速不变带来的另一个更深刻的现实是：包括你我在内的宇宙万物，在四维时空中其实一刻不停地做光速运动！

看到这里，不要惊讶：博尔特的百米速度只有9秒多，你我怎么可能以光速运动呢？

博尔特的百米速度是空间上的速度，并非四维时空的速度。这是重点，空间上的速度与四维时空上的速度有着本质区别。

说到这里，可能有些人早已意识到了什么，这里先卖个关子，给个小小的提示：时间膨胀效应！

直接说结论：在空间上的速度越快，在时间维度的速度就越慢。在空间维度的速度越慢，比如你静止在那里一动不动，那么在时间维度的速度就达到最快，也就是光速。

但不管空间或者时间上的速度有多快，两个维度综合起来的速度始终保持光速不变！

也就是说，要想让自己的时间流逝变慢，你需要在空间上的速度更快才行，那就跑起来吧，跑得越快越好。

当你的速度来到一个极端，无限接近光速，时间维度的速度就无限趋于零，也就是时间静止了。

而另一个极端就是，你在空间维度的速度为零，你非常懒，就想着一动不动。那么很抱歉，你的时间维度的速度就会达到最快，以光速飞行！