人類對速度的理解并不是一蹴即至的，而是眾多科學家經過漫長的思考和研究，一步步逐漸靠近真相的。
在古希臘時期，人類最早開始系統化地思考大自然時，以亞里士多德為代表的諸多自然哲學家們都認為，物體在沒有受到外力影響的情況下都處于絕對意義上的靜止狀態；運動的物體也擁有一個絕對的速度。
也就是說，如果你面前放著一個鐵球，它就是絕對靜止的，除非你用手推它一把，它才會因滾動獲得速度，且這個速度對任何人而言都是相同的，假如對你而言是10米/秒，則對所有人而言都是10米/秒。
這種所見即所得的理解方式可謂是最簡單暴力的，但憑人類拙劣的感受器官，顯然不可能如此輕而易舉就「看見」宇宙的真相，這個想法最大的漏洞就是忽略了觀察者自身的速度，也即我們如今所說的「參照物」或「參考系」。
假如亞里士多德站在某個島嶼上，望著遠處的一艘徐徐駛過的輪船，你問他坐在船艙里的人究竟是靜止的還是運動的，不知他會如何作答。
而現在我們知道了，靜置于輪船上的任何物體，相對于輪船本身而言是靜止的，也即速度為0；但若相對于遠處的島嶼而言，它們就不再是靜止的了，而是在以與輪船相同的速度和方向運動，也即速度大于0。
換言之，物體的速度會因參照系不同而不同。
這一現象很好地證明了以我們的感官來定義物體的運動狀態是極不靠譜的，只有超脫直觀感受，采用更科學的方法才能真正參透物體的速度——那便是引入參照系的概念對速度做出客觀理解。
換一種方式來表達，定義速度絕不能脫離參考系，否則就會失去物理意義；同時，世間萬物都可以當做參考系來定義某個物體的速度。
這一頓悟使人類對速度的理解獲得了質的飛躍，人類借此明白了宇宙中不存在絕對的靜止或運動，一切速度都是相對的。 無論速度為0亦或是100米/秒，都只針對某些特定的參照物成立，換成別的參照物時就不一定成立了。如今我們把這套理論稱之為「相對性原理」。
至此，我們似乎已經把「速度」這個概念徹底參透了，然而再偉大的認知也難免會有翻車的時候，當遇到某個不僅超出人類的觀察能力，甚至徹底超出了人類理解能力的事物時，新的問題就出現了。
自然和自然的法則在黑暗中隱藏；上帝說：讓牛頓去吧！于是一切都被照亮。
英國詩人亞歷山大·蒲柏的這首詩，高調地贊揚了牛頓為人類科學做出的偉大貢獻，但蒲柏完全沒有想到的是，正是照亮一切的光芒，讓科學再次陷入了無盡的黑暗中。
當人類開始嘗試著理解光的時候，一個又一個的難題便接踵而至了，首當其沖的一大難題就是光究竟有沒有速度？
在我們的直觀感受下，光總是在一瞬間就能填滿整個空間，速度之快讓科學家們極難測量出光線從光源到達終點是否需要耗費時間。 伽利略、羅默、牛頓、惠根斯、邁克耳孫等科學巨擘耗費了很大精力，才終于求證出光無法瞬間到達終點，而是具有速度的，并且測量出了光的速度大約為30萬公里/秒。
隨之而來的更棘手的問題是，30萬公里/秒的速度是相對于什麼參考系而言的呢？
一開始，人們堅信光速與別的速度無異，同樣會因參考系的不同而不同，直到詹姆斯·克拉克·麥克斯韋于19世紀建立起一組描述電場、磁場與電荷密度、電流密度之間關系的偏微分方程之后，災難便降臨了。
麥克斯韋方程組預示了電磁波的存在，同時還推導出了電磁波在真空中的傳播速度與光速完全一致，且這個速度針對任何參考系而言都是相同的。
換句話來說，光本質上就是一種電磁波，它以電和磁相互轉換的方式向前傳播，且真空中的光速是恒定不變的，無論你站在原地不動，還是本身就在以10萬公里/秒的速度奔跑，真空中的一束光相對于你的速度始終都為30萬公里/秒。
這個結論完全顛覆了人類的認知。按照常識來理解，假如我以10萬公里/秒的速度與一束光同向奔跑，這束光的速度相對于我而言就只有20萬公里/秒了，怎麼可能始終保持30萬公里/秒不變呢？
針對這個矛盾，最容易想到的原因自然是麥克斯韋方程組錯了，然而當科學家們絞盡腦汁用各種實驗來驗證時，結果都顯示麥克斯韋完全正確——光速確實始終不變！
這個明明違背了常識，卻又不斷被實驗所證明的詭異現象，讓當時所有物理學家全都一籌莫展，誰也想不出究竟哪里出了問題。也正是為了化解這個世紀難題，一篇意義非凡的論文——《論動體的電動力學》應運而生了，它的作者是偉大的猶太籍物理學家阿爾伯特·愛因斯坦。
這篇論文的標題可能會讓許多人感到陌生，但它的另一個名字——《狹義相對論》必定讓你感到如雷貫耳。
在《狹義相對論》中，愛因斯坦針對光速不變原理和相對性原理之間的矛盾，提出了一個石破天驚的解釋：時空本身就不是絕對的，而是相對的。
時間的長短在不同的參考系中會有所不同，假如我站在地球上，而你坐在50%光速的飛船上旅行，則你的時間會流逝得更慢——當飛船上的時間流逝了5分鐘時，地球上流逝的時間遠遠超過5分鐘。
這是由于速度會將時間「拉長」，在高速度的參考系中，1秒的長度大于低速參考系中的1秒，這個現象被稱為「時間膨脹效應」，是《狹義相對論》中的重要理論，如果展開描述的話篇幅太長。
總而言之，由于時間的長度會發生變化，因此雖然我們從兩個參考系測量同一束光，它的速度都是每秒30萬公里，但這兩個參考系中的1秒的長度卻是不同的，于是光速不變和相對性原理之間的矛盾也就被調和了。
用一個顛覆常識的理論來解釋一個顛覆常識的現象，這便是愛因斯坦的聰慧之處，更令人驚嘆的是，大量現實觀測、實驗和計算印證了時間膨脹效應的正確性。
也就是說，在低速狀態下，由于時間膨脹效應微小到無法察覺，因而速度的相對性就被凸顯出來了；而在趨近于光速的狀態下，時間膨脹效應被凸顯出來了，而速度的相對性則不再明顯了。
這就是目前科學界對于光速不變原理的最主流的解釋。
