光速不变原理是由麦克斯韦方程组推得,并由迈克尔逊—莫雷实验所证实。这件事实自然与人们的日常认知以及牛顿经典力学产生矛盾,为了解决这一矛盾,最终发展出了狭义相对论。
光速不变原理是说,在真空中,不论以什么参照系来观察,光速恒等于常数c=299792458米/秒。速度c仅与真空中的介电常量和真空磁导率常量决定,这些常量与任何参照系无关。举例:你在一台速度高达0.5c的飞船中观察远处的光,此时你观察到的物质世界的尺度是发生变化的,时间变慢而空间变小,能观察到的光速始终为c的。
光由光量子组成,简称光子,具有波粒二象性的特征,它不是可以使用宏观牛顿定律来描述的普通物质,光子不具有质量,而是近似于一种辐射,是电磁辐射的量子(最小单位),因而总可以达到任何物理环境下所能达到的最大速度,在真空中就是c。
光子在太阳内部并非直线传输,太阳内部是个巨大的等离子团,里面的原子核和电子互相分离,成为带电粒子,光子生成之后与这些粒子相互作用,不断吸收、放出、吸收、放出循环,经过漫长曲折的历程才来到太阳表面,平均走了2万光年的路程才能离开太阳。