愛因斯坦小的時候，曾經幻想過，以光的速度去追光，會不會看到光是靜止的？如果光是靜止的，那是不是伸手就可以抓住一把光呢？
愛因斯坦
現在我們知道，答案是不行。
光的速度是不變的，不管你用什麼速度去追光，它還是以每秒30萬公里的速度與你絕塵而去！
這個就是光速守恆定律。也是愛因斯坦狹義相對論的基礎假設之一，另外一個基礎假設是相對性原理。
光速不變？為什麼我們測量光在不同介質中相同的距離的速度不一樣？如光在水中速度是 22.5萬公里每秒，在玻璃中的速度是20萬公里每秒 等等。
這是因為，光在不同介質中受到的阻力是不一樣的，因為物質阻擋並改變了光的傳播路徑，實際上這時光走的路徑已經不是直線了而是曲線了。
物質的密度不同，所以微觀上密度越大的物質，光走過的路徑越曲折，路徑也變得越長，這時宏觀上測得的光的速度就變慢了。本質上光的速度還是不變的。
然而，我們說的光速守恆主要並不是指光在任何介質中的速度都一樣。而是說光不管用什麼做參照物、它的速度都不變。也就是說光速在所有座標系下是一樣的。
比如說，我們在一輛以速度U1向前開的車上，向車運動的方向射出一支速度為U2的支箭，這時箭的速度U3就是車的速度加上箭射出的速度,就U3=U1+U2。
可是如果我們在這輛車上，向車運動的方向打開一個手電筒，這時手電筒的光的速度並不是光的速度加上車的速度，而是，光的速度不變。
那麼光速不變有什麼實驗可以證明嗎？這個科學家們確實做過了不少實驗。
最早的時候人們都認為光的速度是無限的，因為從來沒有人感覺到或觀察到過光的速度有什麼延遲性。
但是後來有人們開始意識到光應該是有限的，光也和其他運動的物體一樣有固定的速度。為了證實光的速度是有限的，科學家們就想出來各種各樣的測量光速的方法。
伽利略就曾經在兩座山峰上設兩個燈，然後通過燈的一亮一滅來測出時間差，從而測量光的速度。這個實驗現在我們看來，顯而已見是必定失敗的，因為光的速度之快速確實是越出了當時人們的想像。
直到後來，索菲用齒輪法，終於測算出了光的速度為：31.5萬公里/秒，隨著齒輪的精密度越來越高，人們測得的光的速度也越來越精準了。現在我們已精準的測得光的速度是： 29.9792458萬公里/
光的速度既然是有限的，那麼問題又來了，光的這個速度是相對於誰在運動的呢？
一開始，有人認為光的運動速度是相對於光源的，可是科學家們通過對雙星系統的觀察發現，光的速度與光源無關。
雙星系統的兩個星在環繞著對方在轉，如果光速是相對於光源的速度，那麼向我們走的這個恆星的光速就應該更快一點，離我們而去的恆星的光速應該更慢一點。然而，通過觀測發現它們並沒有任何的變化，兩個星的光速始終是一樣的。這個就推翻了光是相對於光源在運動之說。
麥克斯韋於1865年提出的電磁方程組中，計算出電磁波的速度和光速一樣，所以他斷言光就是電磁波。
我們知道，聲波和水波都是要通過介質傳播的，海洋中的波是通過水中傳播，聲波是在空氣中傳播。
光是一種波，於是很自然的，那時的物理學家就想到光也應該在某種介質中傳播的。
他們假定光傳播的這個介質就是以太。他們認為以太充滿著整個宇宙的空間，光就是相對於以太在運動的。包括牛頓當時也認為光是以以太為介質在運動的。
那麼以太真的存在嗎？為了證實以太的存在，當時的科學家們做了各種各樣的實驗。
其中莫雷和邁克爾遜是以太的死忠粉，他們決定做一個實驗來證實以太的存在。
沒想到這個實驗不但沒有證實以太的存在，恰恰相反，它證實了以太的不存在！並且歪打正著還證明了光速不變。
這個實驗後來就稱為邁克爾遜莫—莫雷實驗。這個實驗的簡單思路和原理是這樣的：
邁克爾遜和莫雷就想，如果宇宙中存在以太的話，順著地球運動的方向射出一束光和逆著地球運動的方向射出一束光，它們的速度應該是有差異的。就像我們順著車運動的方向和逆著車運動的方向各射出一支箭，它們的速度也是不一樣的。
但是怎麼樣才能測出這個速度的差異呢？光速是30萬公里每/秒，而地球繞太陽公轉才30公里/秒。這個萬分之一的差別太小了，要測算出來真不容易。
差別再小也是有差異的。後來他們就想到了一個絕妙方法：他們把一束光分成兩束，在垂直的兩個方向前進，光走過同樣的距離，經過鏡子反射之後再回來。如果光速在兩個方向上是一樣的，兩束光就會形成一個完美的干涉條紋。但是隻要這兩束光的速度有一點點不一樣，這個干涉條紋也會被破壞。
這個干涉條紋又是啥回事？
要了解光的干涉條紋的形成，我們先來看下兩個水波相遇的實驗：當我們同時扔兩個小石塊到湖裡，產生的水波相遇時，波峰和波谷相遇的地方水波條紋就相互抵消；波峰和波峰相遇的地方水波就更高；波谷和波谷相遇的地方，水波就更低。
同樣的道理，當一束光通過兩條縫隙，照射到後面的屏幕上時，也會形成兩個水波相遇的情形。因為光的波峰和波峰相遇會形成更高亮的波峰；光的波谷和波谷相遇就會形成更暗的波谷。所以在屏幕上就會形成一條條黑白相關的條紋。這個也就是所說的光的干涉條紋。
我們回到邁克爾遜—莫雷實驗。在實驗過程中，還有個問題是如何消除地球震動的影響。為了消除這個影響，他們最後想到一招，就是做一個很重的平臺，然後平臺下面是水銀支撐著，這樣平臺受到震動的影響就比較小。
實驗結果顯示，兩個方向的光束通過縫隙後，產生的干涉條紋，並沒有任何變化。
為了讓實驗更加精細，邁克爾遜和莫雷又想出各種方法。現在如果把實驗裝置轉動起來，兩束光相對以太的方向就會不斷的改變，各個方向的光線的速度是不是也會有所不同？如果光線的速度不同，則產生的干涉條紋應該就會慢慢的移動。
然而，不管他們怎麼折騰怎麼轉動，最終干涉條紋沒有任何的變動。邁克爾遜—莫雷實驗證明了以太並不存在，並且光速在任何參照系下，都是不變的。
在麥克斯韋方程中，電磁波不需要任何介質就可以傳播，電磁波的速度不變，電磁波的速度等於光的速度，電磁波就是光。
邁克爾遜—莫雷實驗和麥克斯韋方程讓愛因斯坦似乎被打通了任督二脈般得到了靈感。既然以太不存在，光也不需要任何介質就可以傳播，愛因斯坦去繁從簡，在他的狹義相對論中，乾脆利落的說：“光不管用什麼做參照物、它的速度都不變。也就是說光速在所有座標系下是一樣的。”
光速守恆定律，最終也得到廣泛的接受和認可。
那麼為什麼光速不變呢？這個愛因斯坦也不知道。別問我為什麼，這個世界就是這個樣。
運動的物體可以超光速嗎？光為什麼能達到光速？光沒有質量，為什麼還會受到引力的彎曲？這些問題我們下回再說，請關注醬子，一起聊科學。
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