光速不变是相对论效应的一种表现。先存在时间和空间的相对性，然后，光速不变只是时间和空间的这些相对性的一种表现。比如可以采用下列方式来说明这一点。

在一束电磁波中，电场和磁场都会出现 周期性的改变，比如，图中蓝色部分就代表电场的 变化情况，红色部分就代表磁场的 变化情况。这张图就是 静止的张三所看到的 这束电磁波的形状。

如果有一辆高铁正在追逐着这束电磁波行驶，那么坐在高铁上的李四看到这束电磁波的形状还是一样的吗，如果不一样，这束电磁波的形状又会变成什么样子呢？这就是著名的“追光问题”。

在上一集已经解释过的结论：由于相对论所带来的效应，电场和磁场都相对的。具体来说就是：当静止的张三只看到 存在磁场的情况下，运动起来的李四 除了看见磁场之外，还会看到电场；

反过来说，当静止的张三只看到存在电场的情况下，运动起来的李四除了看见电场之外，还会看到磁场。

电场和磁场的这种相对论效应，当然会给电磁波带来的影响改变。比如在高铁上的李四看来，电磁波 除了存在原始的电场和磁场之外，还会多出因为相对论效应 所导致的 由绿颜色代表的这些电场，以及由蓝颜色代表的这些磁场。由相对论效应所产生的这些电场就会抵消电磁波中一部分原始的电场，从而让电磁波的总电场减少了。同样，由于相同的原因，电磁波中的总磁场也会减少。

所以，当高铁上的李四看见电磁波的时候，他会发现 电磁波的总电场和总磁场都减少了。除此之外，李四还会发现电磁波的波长由于多普勒效应，会变长了。

如果李四的运动速度越快，那么，李四就会看见电磁波的总电场和总磁场减少得越厉害。但是，电磁波的总电场和总磁场最多只能减少到零，这就是意味着：李四的运动速度存在一个最大值。

如果运动速度超过了这个最大值，那么李四就会看见电磁波的波幅平方会变为负数，这列电磁波的能量也会变为负，这显然无法存在。

所以，从这个追光问题中，我们发现了一个意外的结论：高铁的运动速度，或者说李四的运动速度存 在 一 个极限，这个极限正好就是光速。这就是由相对论的效应 所导致的一个必然结果。当初，爱因斯坦就是从这个结果出发，反过来推导出了相对论的存在。

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光速为什么不变