爱因斯坦提出的光速最快和光速不变原理，彻底重塑了人类对宇宙的认知。
光速最快，意味着在我们所处的宇宙中，光速是速度的上限，没有任何具有静止质量的物质能够超越它。这里所说的静止质量，指的是物质在相对静止状态下所具有的质量。
与之相对的，是物质在运动时所拥有的动质量。光子极为特殊，它的静止质量为零，这使得它能够以光速运动。尽管光子静止质量为零，但它具有动质量，且动质量并非固定不变，而是与光子的能量紧密相关。
光子的能量，又和其波长与频率存在联系。当波长越长、频率越低时，光子能量越小，相应的动质量也就越小；反之，波长越短、频率越高，光子能量越大，动质量也就越大。
令人惊叹的是，无论光子的能量和动质量如何变化，其速度始终保持恒定，在真空中，光速为每秒 299792458 米，通常近似取值为每秒 30 万千米。这一恒定速度，不会因观测环境的改变而变化，即便是两束光相向射来，或是在以光速飞行的飞船上射出一束光，光速依然不变。
在经典力学中，速度叠加遵循伽利略变换。
按照人们的常规认知，两束相向射来的光，其叠加速度似乎应该是二者速度之和，达到最快。
然而，在爱因斯坦的理论体系中，这种想法并不成立。甚至在光速飞船内跑步，也无法超越光速，与两束光叠加的情况相比，更是不可能实现超光速。
爱因斯坦的所有理论，都建立在光速极限和光速恒定的基础之上。光速极限表明，任何物质的运动速度都无法达到或超越光速；光速恒定则强调，在真空中，光速在任何时候、任何观测条件下都保持不变。这一理论，极大地冲击了人们的日常认知。
牛顿力学，基于绝对时空观，采用伽利略变换来描述物体的运动。
伽利略变换的表达式为 V' = V + U，即两个相向运动或叠加运动的物体，其合成速度等于两个速度的简单相加。这种变换在低速运动的情况下，能够近似地描述物体的运动状态。
但随着科学研究的深入，人们逐渐认识到，宇宙的时空并非绝对，而是相对的、动态的。在不同的参考系中，时空的特性会发生变化。这就导致伽利略变换在处理接近光速的高速运动时，误差越来越大，无法准确描述物体的运动。
19 世纪末，电磁学等领域取得了一系列重大发现，许多新的观测和实验结果与经典力学理论产生了尖锐的矛盾，科学研究陷入了前所未有的危机。
正是在这样的背景下，爱因斯坦通过对这些矛盾的深入思考，创立了相对论。相对论揭示了时空、物质、运动之间本质的统一性，成功解决了经典力学无法解释的诸多问题，为现代物理学奠定了坚实的基础，推动了科学和文明的巨大进步。此后，电磁、核能、信息、航天等现代科技领域迎来了飞速发展。
在高速运动的场景中，尤其是涉及光速的情况下，相对论采用洛伦兹变换来描述物体的运动。洛伦兹变换的表达式为 V = (V1 + V2) / (1 + V1×V2 / C²)，其中 V 表示物体的叠加速度，V1、V2 分别为两个运动源的速度，C 为光速。
洛伦兹变换最初是为了调和经典电动力学与牛顿力学之间的矛盾而提出的，后来成为了狭义相对论的基本方程组。它描述了两个作相对匀速运动的惯性参考系之间的坐标变换关系，反映了不同惯性参考系中物理量的转换规律。
尽管洛伦兹变换的表达式看似简单，但其推导过程却极为复杂。通过这一变换，我们可以清晰地计算出，即便是两倍光速进行叠加，最终得到的结果依然是光速。
自爱因斯坦相对论发表 100 多年来，众多严谨的科学家对其进行了深入的质疑和验证。
然而，所有的观测和实验结果都与相对论的预测相符，至今尚未出现一例能够证伪相对性原理的反证。相对论以其卓越的科学性和前瞻性，经受住了时间的考验，成为了现代物理学的核心理论。
