物理學的概念都是基于“可測量物理量”而不是“定義”
時間、距離的可測值在低速滿足速度疊加，接近光速不滿足，本身是實驗結論而不是邏輯推導。實證第一而不是邏輯第一
至于如何用一套有效的數學自洽的體系滿足這些觀測結果而不自相矛盾，請看相對論的具體內容
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想理解光速不變這個問題，需要腦筋轉一個彎，為了幫樓主轉這個彎，我先談點別的。
為什么哥白尼的時代那么多人相信是太陽在繞著地球轉？因為人都有慣性思維，更愿意相信自己的眼睛，人看到的就是地面不動而所有星星（包括太陽月亮）在動，所以在有人弄出能十分說服人的理論之前，大家更樂意相信自己自己的眼睛。
為什么你相信是地球自己在轉？我敢說，你不是在弄懂了地球自己轉這套理論之后才相信地球在自己轉，而是在你弄懂這套理論之前，在你對世界充滿了疑惑的時候，你的哥哥姐姐就說地球在轉，你就象磁鐵吸鐵一樣被地球吸引著，你的小學教材上寫著“太陽大，地球小，地球圍著太陽跑”，因而你在學懂之前先相信了地球在轉，然后因為你相信了，所以你很容易就學懂了那套理論，并不是因為你比哥白尼時代的教主更聰明所以你能學懂他們學不懂的知識。
我們日常中所見到的，除了光，都是低速，即使是每秒十來公里的火箭、衛星，對相對論來說，還是屬于低速范圍，只有在考慮非常精確的計算時才會考慮運動的相對論效應。因為你處于一個低速世界，你看到的全是可以用經典力學來描述的低速運動，所以就象哥白尼時代的人看到所有星星從東方升起西方落下因而很難接受地球在轉這個事實，你很難理解為什么光速不變。
愛因斯坦為什么會想到光速不變呢？在愛因斯坦之前，首先有麥克斯韋根據真空的電磁特性值（真空的電容率和磁導率）計算出了電磁波在真空中的速度，并預言光就是一種電磁波。麥克斯韋的計算不依賴任何特定的參照系，或者說是選擇了相對自己靜止的參照系，而這個參照系與別的參照系相比沒有任何特別之處，而用來計算電磁波速度的這個理論看起來是很完美的。但麥克斯韋這個計算，卻直接與經典力學相沖突，而經典力學在當時看來不但完美并且經過了很長時間的驗證，于是很多科學家試圖通過修改麥克斯韋的電磁理論來讓電磁理論與經典力學完美結合，其中就包括試圖給光速找一個特定的參照系——以太。可是，無論怎么修改麥克斯韋這個電磁理論，即使已經將一個簡潔而優美的電磁理論改得復雜而丑陋了，都無法讓電磁理論與經典力學完美結合，而更為令人驚奇的是邁克爾遜-莫雷實驗試圖測量地球在以太中的運動速度，卻測了個相對運動速度為0的結果。雖然對于絕大多數人來說，邁克爾遜-莫雷實驗是顛覆經典力學之作，但愛因斯坦更看重的是理論本身，因為麥克斯韋的電磁理論的簡潔而優美，愛因斯坦對這個理論的正確性深信不疑，他認為邁克爾遜-莫雷實驗是“本該如此”的一個無足輕重的實驗，接下來就是要創立一個新理論來讓電磁理論與經典力學完美結合——就象哥白尼要弄一個簡潔的日心說去取代托勒密的復雜的地心說。而弄這個理論的前提，就是要先相信麥克斯韋的電磁波速計算不需要依賴特定的參照系，也就是在任何慣性系中，真空的電磁特性都是一樣的，所以光速也是一樣的——這就是光速不變。
