光速為什麼是不變的？
汽車時速1km，光2km，那樣光速不就是3km了嗎，為什麼不變呢？
謝邀。
速度疊加請用相對論速度公式，
光速不變的原因是光子的質量為0。
PS：1、不要重複提問，提問前先在知乎搜索有關問題和回答，沒有才問；2、不要用提問代替學習；3、若看不懂回答，你需要學習。
通常意義上的速度可加性並不適用於高速物體。實際上速度的可加性只是在低速情形下的一種近似，因為相關因子數量級差別較大而被省略掉而已。
謝邀。
目前沒有發現實物粒子超光速的實驗，而且不管怎麼測真空光速都是恆定值c。
高速運動一般用相對論來描述，光速不變也是相對論的前提。在這個框架下用洛倫茲變換算一下光速還是那個c。
所以不變。
至於到底為啥，我不知道，我只知道目前就是那個東西，so far so good。
完
物理世界裡要回答「為什麼」其實挺難的。能問出這個問題就表示你估計不明白大多數的回答。要回答為什麼表明要有一個前置的理論，大多數人承認其為真。
從數學角度講，光速不變和弱等效原理等價。弱等效原理明顯比光速不變更普遍，看著更像真理。所以可以提取弱等效原理為光速不變的「原因」。更深刻的，看著更像「原理」的無非就是強等效原理，大概也可以作為光速不變的「原因「吧題主注意了，我要放大招了！！！
沒錯！
@林小溪 ：「光速不變原理是從麥克斯韋方程組裡推導出來的」。
連原理（假設）都能被推導出來，亮瞎整個物理系的狗眼。
先吐槽 @林小溪 這個人，理解能力可以刷新你對知乎用戶的認知，各種無語，比如開爾文說「19世紀末物理學大廈只剩下兩朵烏雲」意思是物理學大廈已基本建成，只剩下縫縫補補的工作吧這兩朵烏雲補上便好了，但是在 @林小溪 看來，為什麼我們特地強調是兩朵烏雲呢，因為：
比如我質疑他「操作假設」是什麼鬼，讓他操作個量子化假設給我看看，他理解成我說他「你行你上」然後把我拉黑了。
就不說他了，我們說說光速不變。
先回答題主問題：
汽車時速1km，光2km，那樣光速不就是3km了嗎，為什麼不變呢？
汽車行駛的速度是1m/s，你在車上以1m/s的速度朝著汽車行駛的方向上奔跑，那麼全世界都知道你的速度是2m/s，但是！！顛覆我們世界觀的是，你的速度並不是2m/s，只是伽利略變換這種數學變換告訴你，你的速度是1+1=2m/s，數學可以告訴你1+1=2，也可以告訴你1x1=1，他只是數學，但實際上，我們運動滿足的並不是伽利略變換而是洛倫茲變換，洛倫茲變換和光速有關，因為你的運動速度遠遠小於光速，所以用洛倫茲變換得到你的速度非常非常接近伽利略變換的2m/s，肉眼看不出差別，儀器測不出差別，但是差別靜靜的躺在那裡，你的速度並不是2m/s，差別小時一回事，有沒有差別又是另一回事。只有當你和車子的速度能夠達到光速這個量級的時候這種差別才會明顯。
那麼我們為什麼知道光速是不變的呢？我們都知道這是愛因斯坦的光速不變原理告訴我們的，那愛因斯坦怎麼知道光速是不變的呢？答案當然不是上面的 @林小溪 所說，「光速不變原理（假設）是由麥克斯韋方程組導出來的。」麥克斯韋方程組導出的是光速，而不是光速不變原理，原理可以導出公式、定理、推論，但是原理之所以稱之為原理，就是因為沒有任何東西可以導出它。那既然原理無法被導出，那愛因斯坦怎麼知道光速不變？這是猜出來的，沒錯，這是猜出來的！我們不得不驚嘆於大師們那超凡脫俗的智慧和驚世駭俗的洞察力。開始的時候應該是這樣的，不管怎麼測，光速都是同一個值，加上麥克斯韋方程組是數學公式，數學公式對於任何坐標系都是適用的，而麥克斯韋方程組能導出光速，也就是說光速對於任意個坐標系都不變，於是愛因斯坦認為光速是不變的，這一點直接衝擊了當時的整個物理學大廈，因為這是傷筋動骨的東西，很多原來根深蒂固的東西都會被推翻。
最後，為什麼光速是不變的，看了一下其他答主的回答，很多人都認為我們有了洛倫茲變換我們就知道了為什麼光速是不變的，但事實上「光速為什麼不變」仍然是一個值得思考的問題。光速不變的根源到現在為止應該還沒有搞清楚。因為加速度是速度的源頭，而加速度會引起時空的彎曲，而速度最多只能加速到接近光速，所以我認為和我們所處的時空的性質有關，如果能把這個問題搞清楚我們對時空的認識會有一個飛躍。
首先記住，（變換參考系真空）光速不變是相對論的基本假設之一，只要你承認相對論，就得承認這條假設。
其次，相對論框架下，高速領域伽利略變換不成立，合速度v不等於相對速度u1加上牽連速度u2，這時候要用相對論速度變換公式。但是請記住，這個公式在相對論框架下是由光速不假設得到的，不能用來解釋光速不變。最後，光速不變假設的正確性由實驗驗證。最後的最後稍微說一說麥克斯韋方程、光速不變和洛倫茲變換，這三者的歷史順序和理論上的因果關係很多人弄混了。就歷史順序來說，是麥克斯韋方程在前，驗證光速不變的邁克爾遜莫雷實驗在中，相對論在後。其歷史過程是這樣的：麥克斯韋方程解出電磁波速度等於光速，由此認定光是電磁波。但是麥克斯韋方程沒有規定參考系，因此物理學家假定存在一個絕對參考系以太系（通常認為以太系相對太陽近似靜止），光速（電磁波速）是相對於以太系而言的，光速滿足伽利略變換。邁克爾遜莫雷實驗原目的是為了測量地球相對於以太系的速度，結果是零結果。零結果說明什麼？說明以太系存在，光速滿足伽利略變換，這兩個前提可能有一個存在問題（當然也可能都有問題）。為了讓以太系仍然存在，洛倫茲提出了一套複雜的變換來解釋邁克爾遜莫雷實驗，即洛倫茲變換。他認為，在以太中運動的物體（光），在其運動方向上，長度會收縮，時間會變慢。這就導致，運動方向上光速不變。為什麼洛倫茲變換成立？沒有理由。這裡，光速不變是洛倫茲變換的推論。最後，愛因斯坦出來說，為何要假設以太系這麼一個特殊的參考系？只需要假設光速在任何慣性系不變，就可以直接得到洛倫茲變換。在這裡，洛倫茲變換是光速不變的推論。所以，在相對論體系下，光速不變是基本原理，其成立沒有理由，只能驗證。
通俗地說，是麥克斯韋方程組解得得結果，只和兩個電磁係數有關，而這兩個係數是常量。當時大家和你一樣震驚，做了不少實驗和猜想。人們想當時世界存在以太，光速應該是相對以太的。邁克爾遜用干涉儀驗算了光速不變（以太不存在），且得到一個更精準的光速，和理論值很相似。
後來大家都懶得再想了，於是接受了這個設定。愛因斯坦就假設光速不變下，提出了相對論。而你問題裡面提出的速度疊加，愛因斯坦是用洛倫茲變換來解決的。抽象的說，就是把從零到正無窮大的數軸壓縮成零到光速。光速不變只是相對論的一個假設，在此基礎上的相對論是邏輯自洽的，僅此而已。事實上，由於單向光速無法測試，沒法證偽這一假設。
我們知道光是電磁波，是一種波，而波的速度取決於介質特性，速度也是相對於介質的，在此基礎上也可以得出邏輯自洽的理論系統。
總之，光速不變是一條假設，目前尚無法證偽的假設。既然是假設，也就沒有為什麼了。因為我們對時間的定義的就是根據光入眼的速度來定義的.所以光速相對時間是不會變的,也就是光速不變
你這個問題，在經典物理和相對論裡面，都無法解決。
相對論也只是假設光速不變，但無法回答為什麼不變。用經典物理的思維，無論如何，就無法解釋為什麼光速不變。相對論其實也是屬於經典物理。
只有用量子力學的思維，才能想通這個問題。
光速這個數值，可以看作是一個粒子具有的一種內稟性質，是一種量子屬性。
注意，是一種量子屬性。量子屬性的特徵，就是只要處於那個量子數值，就是不變的，所以叫量子。如果要變化到其它數值，就是一個躍遷，不會存在中間的連續變化過程。
其實光速這個內稟屬性，比較類似自旋，都是一種內稟屬性，就是一個固定的數值。
這樣一想，就容易想通了。當然前提是你得先學懂量子力學。所以，量子力學是基礎的基礎。
現代物理學，沒有學懂量子力學，基本就沒有資格來談論物理學。
這樣一來，就可以推測，必有其它的粒子，這個速度的內稟性質，不是光速，是其它數值。光速只是其中一種內稟數值。比如自旋，有1/2，還有1。暗物質，極有可能就是這種未知的粒子。
為啥光速不變？因為光子的這個量子內稟屬性，就是光速這個數值。當然不會變。就類似自旋不會變，一樣的。因為這是一個量子屬性。
所以，最終相對論，必然會被另一種理論替代，統一到量子力學裡面來。
謝邀。
更嚴格的表述應該為，真空中的光速不會隨著參考系的選擇而變化，永遠保持常數c，而且也不會隨著光源的移動而變化。
首先通過麥克斯韋方程組導出真空中的波動方程
在真空中這個速度是一個確定值就是c！
那麼問題來了！既然存在速度那麼這個速度是在哪個參考系下的呢。
因為根據伽利略變換我們知道，不同參考系速度會不同。
因此科學家提出存在一種絕對參考系以太系，c就是在這個參考系下的光速大小。
但是理論必須經過實踐檢驗呀！邁克耳遜莫雷實驗，發現垂直的兩個方向光速是相同的(如果存在以太那麼一定存在不同方向光速不同的可能！)。
這直接否定了以太系的存在，可是洛倫茲對以太加了一些以太會被壓縮等更複雜的限制，讓人不能信服。
愛因斯坦考慮到這件事情，
第一光速會不會是不變的呢，第二如果光速不變那伽利略變換是不是也是存在問題呢。
於是，他提出兩條假設：
1.光速不變原理，真空中光速在任何參考系中都是c，而且不隨光源運動。2.相對性原理，物理規律不應隨著參考系變化而變化。伽利略變換也變成了洛倫茲變換：
這恰恰意味由理論提出的洛倫茲變換反過來又驗證了光速不變。
而當參考系速度很小的時候，洛倫茲變換又可以近似回到了伽利略變換。你可以這樣理解：光速不是不變而是不可超越，這是空間中信息傳播的最高速度，這是必然的，否則可以推導出有無窮大速度。無窮大速度意味著引力也無法束縛物質那麼那樣的宇宙是不能存在的所以光速的問題是這個宇宙基本結構的問題，光速實際上不是個速度，只是一個信息傳播的極限。
你說「時速」的時候，這裡「時速」的分母是時間。
時間又是什麼呢？一秒鐘是什麼呢？是你機械錶裡面轉輪來回擺動多少次？是你石英錶裡面水晶震動多少次？是原子鐘裡面電子震動多少次？
你怎麼知道這些東西都不會變呢？萬一原子震動隨著移動「速度」，變得越來越「慢」，那麼速度的分母也在變。
不涉及複雜公示來說，就是隨著你的移動「速度」，你的「鍾」越走越慢，最後測出來光速是恆定的。
當然，這裡是按照我們普通人的思維習慣倒著在說了。順著說應該是，光速不變才是發生在前面的，而時間距離的不變，是我們人類幾千年的一種錯誤常識。光速不變是一個實驗驗證過的現象，也是相對論的基礎假設
問光速為什麼不變本質上跟問1+1為什麼等於2一樣……
做個科普性的回答：光速不變關鍵在於時空，其實你所說的兩個速度不同的物體其確實存在相對速度，但是二者處於不同的時空中，只不過在低速情況下可以忽略。因為在這這兩個時空中尺度不同時間流逝的速度是不一樣的。注意，時間t是對應空間的時間，所以不同時空中光速依然是相同的，不是你所以為的具體簡單的加減疊加的相對速度。而且光速是三維時空的極限速度，不可超越。
有的答案寫的很清楚啦。光速由麥克斯韋方程組求出，真空中光速與真空磁導率和真空介電常數有關，與參考系無關，真空磁導率和介電常數是真空本身的性質，真空處處相同，也就得出光速處處相同——即真空中光速不變。
你這理解很可笑，你先搞明白光是什麼。按照你的意思，是說汽車在推著光前進嗎？別搞笑了
實驗結果
因為教科書上說它是不變的。。。，所以它是不變的。。。
光速在不同介質中速度不一樣啊。
光是電磁波，電磁波的傳播藉助於電廠和磁場的相互作用。其速度由介質的電容和電導決定。
如果這個介質的電容*電導無窮小，那麼電磁波速度可以無窮大。
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