根據(jù)狹義相對論的光速不變原理，任何觀察者測得的真空中的光速（c）都沒有區(qū)別，無論觀察者相對于光源存在怎樣的運動。例如，假如一列火車以速度v向前做勻速直線運動，A在火車上以速度u向前拋出一個小球（PS：現(xiàn)實中不要去嘗試），B在火車上以速度b向前走動，C靜止在地面上，問小球相對于這三名觀察者的速度有多快？我們很容易會得出以下的結論：A測得小球的速度為u，B測得小球的速度為u-b，C測得的小球速度為v+u。然而，如果把小球換成光，那么，三名觀察者測得這束光的速度都是c，無論火車的運動速度有多快，這個結果不會有任何的差別。這個原因在于如果速度趨于光速，速度疊加方法不能再用平行四邊形法則，而是需要用到狹義相對論的形式：
根據(jù)上式可知，無論觀察者相對于光源的速度有多快，最終測出的光速都是c。此外，觀察一下上式中的分母1+uv/c^2，對于低速的情況，1+uv/c^2≈1，上式就變成了我們平時都會用到的形式。因此，我們平時用平行四邊形法則計算合速度都只是實際情況的近似，只是這個誤差相當小，可以忽略不計。
至于“為什么非得光速不變？”這個問題，如果非要說個原因的話，只能說這就是一個事實。聯(lián)立麥克斯韋方程組，能夠得到如下的關系式：
其中ε0是真空介電常數(shù)，μ0是真空磁導率，這兩者都是常數(shù)。所以光在真空中的傳播速度是一個定值，不同參照系中的觀察者測得的結果不會有任何的區(qū)別。后來，邁克爾遜和莫雷通過光的干涉實驗證實了光速不變原理。因此，狹義相對論的基石是非常牢固的，這也是為什么這個理論能夠不斷地經(jīng)受住考驗。
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