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光速不变原理是狭义相对论中的一个基本假设，它本身绝对不可能从相对论的理论框架中推导出来，但是，如果光速不变原理能够成立的话，它将一定可以从一些比相对论更深层次的物理理论中把它推导出来。光速不变原理认为：在任何惯性参照系中，光在真空中的速度都等于常数C。正是在这条原理和另一条相对性原理的基础上，爱因斯坦完成了狭义相对论。但是，按照爱因斯坦的说法：“狭义相对论同经典力学的分歧，不在于相对性原理，而只在于真空中光速不变的假设”，①而光速不变原理是一个至今也无法直接验证的假设。按照爱因斯坦在创立狭义相对论的论文《论动体的电动力学》中的说法：“单程光速不变”完全是一种逻辑约定，或者称作“仅是为了得出同时性定义，我按照我自己的自由意志所能作出的一种规定”。②为了要测量A和B两点之间的单程光速，就必须确定从A发射的光传播到B点所通过的距离和所需要的时间间隔，这就需要校正不同地点的时钟，而为了校正时钟，又需要知道信号的单程速度，这就发生两地时钟校正和单程速度测量之间的逻辑循环矛盾。爱因斯坦说：“要是没有进一步的规定，就不可能把A处的事件同B处的事件在时间上进行比较。只有当我们通过定义，把光从A到B所需要的时间规定为等于它从B到A所需要的时间，我们才能够定义A和B的‘公共时间’”。③这表明，爱因斯坦是通过约定光速与方向无关，即单程光速不变来定义不同地点的同时性来校正异地时间的。
根据狭义相对论，不可能使物体运动速度超过光速，因为，如果允许超光速信号存在，类空分离事件之间的因果联系就会破坏，会出现结果发生在原因之前的情况。所以，狭义相对论的一个重要推论就是：真空中的光速C是物体运动的极限速度。
根据狭义相对论，光速C有以下一些特点：
1，光速C是个不变的常数，目前测定它的值约为3×1010 厘米／秒；
2，光速C是物体运动的极限速度；
3，光速同任何速度相加之和仍为光速；
4，光速C的值不随光源的运动状态而变化；
5，光速C也不随观测者所在的参照系的运动状态而变化，即与参照系的选择无关；
6，光子的静止质量等于零。
根据相对论，物体的质量随着物体运动速度的增加而增加，其质速关系式为：
爱因斯坦认为由于物体运动速度变化引起物体的质量增加，在这里速度变化是原因，质量的改变是结果，两个过程之间是增加了的能量，而能量的凝聚就是质量。这样的因果序列是否正确，要进一步接受实践的检验。
在牛顿力学体系里，力可以使物体产生加速度，这里力是原因，速度变化是结果。但是，力是什么？牛顿却没有说明，其实只是质量和加速度乘积的代名词。这种力没有物质内容，所以不会引起物体质量变化。
在广义相对论里，引力是一种时空弯曲的作用，是时空关系的变化造成了物体运动速度改变，进而引起物体质量增加。爱因斯坦虽然推出了物体质量随速度而变化，但他并不认为这是物质因素造成的，而是时空因素造成的。究竟是时空变化造成物体质量变化，还是物体质量变化造成了时空关系变化，这是对爱因斯坦相对论的一种挑战。
我们如果把相对论中的因果序列颠倒过来，即把物体质量变化看作是原因，物体运动速度变化看作是结果，则我们不仅可以得到狭义相对论中有关光速的重要关系，成功解释当年麦克尔逊所做的著名实验，而且还能推出一个绝对参照系的存在。更有意思的是，爱因斯坦在相对论中有关光速不变和光速极限的假设，在新的因果序列条件下，竟成为可以推出的结论。
把物体质量变化看成是物体运动速度变化的原因，实际就等于把经典力学中的抽象代名词“力”赋予了物质的内容，也就是承认“力”是一种物质实体的作用过程。物体之间能量的转移就是物质粒子在转移。这是同现有物理学完全不同的新观念。
关于力的本质，历来是物理学中争论的基本问题，直到现在也还没弄清楚。爱因斯坦虽然突破了牛顿力学不变的时空观和运动物体质量不变的观念，但是却并没有突破牛顿力学的引力论框架，他所说的物质还是只能具有引力的物质。爱因斯坦认为物体运动速度增加就是物体的能量增加了，能量的凝聚就是物质，这种物质是同引力联系着的。不过，仅仅承认力是一种物质作用过程还是不够的，如果把力的传递物质同原来物体的物质看成是同类物质，并可象1＋1＝2那样作量的叠加，其结果必然是使原物体的质量趋于无穷大，那么，类似牛顿寻找宇宙第一推动力的问题永远也不可能得到解决。
恩格斯曾对经典物理学的这种哲学错误作过批评：“根据辩证法本身就可以预言，真正的物理理论必须给予排斥以和吸引同样重要的地位，只以吸引为基础的物质理论是错误的、不充分的、片面的”。④因此，考虑到运动中出现的微观粒子质量“发散”的困难，以及物体随动能的增加所显示出的对抗引力能的趋势，需要引进一种同万有引力性质相反的物质粒子－－斥力子。
把运动物体质量随速度而增加的现象，看成是物体从外界吸收了一种具有排斥能的物质粒子（斥力子）来解释，称为斥力子理论。这种理论认为，普朗克能量子就是一种具有对抗引力特性的实物粒子，物体运动状态的改变是吸收或释放这种粒子引起的。
由斥力子理论推出的运动物体的质量与速度的关系式为：
由于物体加速需吸收斥力子，而所吸收的斥力子的排斥能会抵消物体内部的引力能，所以，一个物体的速度越大，则物体吸收的斥力子就越多，而物体的对外引力就越减少。由此得到物体引力质量随运动速度增加而减少。（当v → c , 引力质量 m引 → 0 )。
物体吸收的斥力子的质量极限只能等于物体静止时的引力质量，当物体吸收的斥力子的总排斥量等于物体本身的引力总量时，这时物体内部的吸引和排斥就达到平衡，物体吸收斥力子的能力已经饱和，物体的运动速度也达到极限速度－－光速。而这时物体的总物质量正好等于静止时质量的2倍。
所以，根据斥力子理论推得：光速是物体运动速度的极限速度，以光速运动的物体其质量等于静止质量的两倍。就是说，当物体所吸收斥力子的排斥能等于物体内部的吸引能，即全部排斥物质量等于吸引物质量时，物体运动速度就达到光速。光子就是一种内部吸引能和排斥能相等的运动粒子，这时光子对外已经不表现出万有引力的特征。所以，光子的引力质量等于零，而光子的静止质量却不等于零。
根据斥力子理论还可推得：凡是以光速运动的物体，其内部都具有吸引和排斥相平衡的特点。这就是所有的光速都是相等的物质原因。而不管光源的运动状态和方位如何。
由于 平衡＋平衡＝平衡 由此还可以推出：光速＋光速＝光速
又由于任何运动物体加速的极限是光速，所以有：光速同任何速度相加等于光速
以上就是光速的一些绝对性质。
在斥力子理论看来，光子和实物粒子之间没有截然的界限，普通粒子在吸收足够的斥力子后，就能加速成为光子。反过来，光子释放出部分斥力子后，也可以衰变成普通实物粒子。在实践中，一对正负电子可以湮灭成为光子，反过来，能量大于电子静止质量两倍的光子通过撞击铅板可形成正负电子对。这些双向都成立的实验结果难道不是已经向人们表现了这种可能吗？不过物体能够吸收斥力子，要靠物体内部的吸引能，但是随着运动速度趋近光速，内部的吸引能将趋于零，所以用普通的加速方法使物体达到光速会是很困难的。
有人会反驳:物体运动速度趋向光速时质量等于2m0 的结论同目前的实验数据直接矛盾,如何解释? 其实,，问题不是在实验本身，而在于实验方法中的思维观念。我们是通过测量荷质比（e /m）的值来间接推出电子质量变化的，1897年12月，考夫曼根据运动电子在电磁场中的偏转轨迹，用照相方法得到不同运动速度电子的荷质比。通过推算发现电子的质量随电子运动速度增加而变大。
但是仔细分析，这个实验的推论是有问题的，因为对荷质比的分析，一直是把电荷值看作不变的常数，所以，当在实验中观察到荷质比变小时，首先想到的是电子质量的变化。事实上，电子质量变大不一定是荷质比变小的唯一因素，电荷值变小也可能是一种因素。在密立根测定电荷值的油滴实验里，电荷是处在相对静止状态的。⑥在高速运动时，电荷值是否还是保持不变，其实并没有证明过，电荷值不变至今只是一种信念。我们在通过高速电子穿过电磁场的偏转轨迹测量其荷质比，并以此来间接计算粒子质量时，把电荷值始终看作常数，造成电子质量计算值被过于夸大了。而根据斥力子假设，电荷值随电子运动速度增加，电荷值将减小，当电子运动速度接近光速时，电子的电荷值将趋于0，这时电子也就变成了光子。从斥力子假设推导的电荷值与速度的关系式如下：
这问题另有专文讨论。（见《电子的电荷值随电子运动状态而变化》《电子电荷值与电子运动速度的关系》）
如果把电荷值随运动速度而变化的因素考虑进去的话，实验结果将支持以光速运动的物体，其总质量为静止质量2倍的结论。
另外，还需注意，物体质量、能量变化只与V2有关，这里的速度只有数值大小意义，而没有方向的意义，我们可以把它称为标量速度。光速就是标量速度。
既然所有的光速都是相等的，那么光速值C到底是多少呢？斥力子理论推出的光速值C却是个同参照系有关的相对值。对于每一个确定的参照系，光速C是一个恒量。对于地球这样的星体来说，光速C相对于地表参照系约3 × 10 10 厘米/秒。不管光源来自何方或者光源的运动状态如何，对于站在地面上的观测者测定的光速C都是相同的，这个数值当然也同地表上光源发射的光速值C相等。
若观测者位于相对地球以速度V运动的其他参照系中，则相对新的参照系来说，光速C仍然是个恒量，只是它的数值不等于地表观测值。就是说，光速与光源的运动状态无关，而是由参照系的运动状态所决定。怎样确定参照系的运动状态，可以用物体的静止质量作参照, 因为物体的静止质量就是静止物体的引力质量，也是物体的惯性质量。当物体从静止到运动时，物体的参照系并没有变化，故静止质量也没有变化，变化的只是引力质量。光速值的大小实质上是取决于物体静止时的引力质量。也就是观测者所在参照系的物体的惯性质量。如果我们把参照系选择在一个引力场很强的星体上，那么光速C就远大于3 × 10 10 厘米/秒。但是，这不能说成为超光速。
从以上分析，我们推得光速的若干性质：（都可同迈克尔逊实验相容）
1，光速的绝对性。光速是极限速度，以光速运动的粒子的引力质量为0。
2，光速是一种标量速度，在各个方向上大小相等。
3，光速同任何速度相加之和仍为光速。
4，光速的不变性。对于同一个参照系，光速值为常数，与光源的运动状态和运动方向无关。
以上推出的四条性质都已经包含了狭义相对论中的光速性质，这些足够解释迈克尔逊实验的性质。下面的一条性质，是狭义相对论不具备的，它同解释迈克尔逊实验无关，但是这条光速性质，表明存在着一个特殊的宇宙参照系。
5，光速的相对性。相对不同的惯性参照系，光速的值不同。设相对地表静止的惯性参照系中光速为C，一个相对该惯性参照系以速度V运动的惯性参照系中，光速为C1，则有：
在一个以光速运动的惯性参照系中，光速C等于0。这就是相当于爱因斯坦所想象的乘上光束运动的观测者所看到的情况，他将看到运动的光束是不运动的，时间将无限延长。这是为什么呢？原来时间的长短也是一种约定，在地球上我们约定“的嗒”时间长度为1秒，在这1秒钟内，光走过约30万公里。如果在高速列车里，由于光速变小，光走不到30万公里，这就是说，我们的“光速标尺”缩短了，30万公里的路程，光通过要花费大于1秒的时间，这样，时间就相对延长了。速度是物体运动过程的空间和时间的联系，光速正是时空联系的标尺。从光速随惯性参照系的选择而变化的性质看，时空也是随着惯性参照系的选择而改变的，时空单位的变化由所选择的惯性参照系的运动速度来确定。
关系式：
在一个平直的欧几里锝空间里，空间的所有的点都是地位平等的，根本不可能找出一个基本的参照系”(绝对参照系)，在相对论里，由于只有弯曲空间而没有引起空间弯曲的物质，所以也无法找到一个特殊的基本参照系。但是，在一个局部的范围内,比如在地球引力场所控制的范围内的物体运动,地球的引力场就是一个绝对的参照系。因为在这样一个引力场参照系里，除了引力本身之外，一切受到外力作用的运动物体，都具有一种脱离地球引力场的倾向，这是一个相对的绝对参照系。宇宙中的每一个星体都是一个相对的绝对参照系。
另外，斥力子理论还存在另一个特殊的以引力质量状态为参照物的参照系。在我们推导质速关系时曾经看到，物体运动速度的改变是由于吸收或者释放斥力子造成的，对于一个具体的物体，内部的引力物质是有限的，因此它有两种特殊状态，一种是物体内的斥力子全部释放，完全由引力物质组成，它具有最大的对外吸引力；另一种是吸收的斥力子量等于引力物质量达到饱和状态，引力能完全转化为动能，而对外的引力能为零，物体运动速度达到光速。
当物体全部由引力物质组成，或内部的斥力子全部释放出来的那个状态，就成了一个特殊的，符合物理学要求的绝对参照系。对于地球来讲，要达到这个状态需要在引力中心缩小成一个几何点。于是，每个天体引力中心都可以看成是一个基本的参照系，一切进入该天体引力场控制的物体运动都以该天体的引力中心作为基本参照系。这样，整个宇宙内就会有无穷多基本参照系，各天体参照系之间的关系则是并立的。但是对于地球上的观察者来说，只有地球引力中心的参照系是特殊的绝对参照系，这样看来，在宇宙中不可能存在一个绝对时空参照系，但是却存在一个以物质质量构成的基本参照系，在这个参照系中，物体全部由引力物质组成，温度降低到绝对零度，物体体积收缩到近乎几何点。
“光速标尺”既然是随惯性参照系运动状态变化的，那么，这些惯性参照系之中就一定存在一个基本的参照系，从理论上说，当一个实物粒子内部的斥力子全部都释放出来时，整个粒子（包括内部）的运动速度都减少到零，这是只有在绝对零度时才出现的状态，粒子将全部由引力物质组成，对外显示出最大的引力场。这样的参照系实际就成为了宇宙参照系。这种绝对参照系虽然理论上存在，实际却无法得到，就如绝对零度无法达到一样。
我们现在所用的“光速标尺”都是以地表作参照系的。利用“光速标尺”，其他的参照系都可以同基本参照系比较，确定在宇宙中的相对地球的运动速度。例如，根据这个假设，一个被限制在没有窗户的小室中的观测者，他可以通过在小室内测量光速值的差别，判断自己相对地球的运动速度。这个结论同狭义相对性原理也是直接冲突的。从以上论述可看出，质速关系是斥力子理论中最基本的关系式，其他时空变化关系乃至质能关系等狭义相对论中的一些结论，即使没有爱因斯坦两个前提假设，仍然可以从物质作用的过程中通过质速关系把它们推导出来。
6，光子的质量等于静止质量的两倍（2m0 ),而引力质量为0。
当物体静止（V0 ＝0）时，物体的引力质量实际上就等于其静止质量，物体吸收了具有排斥能的斥力子后，其总体的物质量增加了，而其对外的引力能由于不断被所吸收斥力子的排斥能所抵消而减少。由于物体的引力质量是以物体对外显示的引力大小来定义的，对外引力能的减少就相当于物体的引力质量减少了。当物体加速到达光速时，所吸收的斥力子的质量已经等于静止时的引力质量，这时物体对外的万有引力减少到0，所以光子的引力质量为0，而总质量等于静止质量的两倍。物体运动速度增加时其本身对外引力减少这一特征表明，一切高速运动的物体都是微重力的物体，这一点在解释宇宙空间的非重力暗物质存在时有着重要的意义。
主要参考文献：
① 蔡怀新等编译: 《爱因斯坦论著选编》上海人民出版社 1973 36
②③ 洪定国：《科学前沿中的疑难与展望》，湖南科学技术出版社，1988 206；
④ 恩格斯：《自然辩证法》1971年 221；
⑤ 朱洪元：《量子场论》 科学出版社 1960年 249
⑥ W.C.丹皮尔：《科学史》 商务印书馆 1975年；492
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