光速

光速，指光在真空中的速率，是一个物理常数，一般记作c，精确值为299792458m/s（有时会取为3.00×108 m/s）。这一数值之所以是精确值，是因为米的定义本身就是基于光速和国际时间标准的，任何对光速更精确的测定，都不会改变光速的精确值，相反地，将会使得人们对一米和一秒的定义更为精确。

根据狭义相对论，光速是宇宙中所有的物质运动、信息传播的速度上限，也是所有无质量粒子及对应的场波动在真空中运行的速度。这一速度独立于射源运动以及观测者所身处的惯性参考系。

数值、记法及单位

真空中的光速通常以小写c表示，即英文中“constant”（恒等、常数）或拉丁文“celeritās”（迅捷）的首字母。最初，人们曾以詹姆斯·克拉克·麦克斯韦于1865年使用的符号V表示光速。1856年，威廉·爱德华·韦伯和鲁道夫·科尔劳施曾使用c代表另一个常数。该常数后来被证明为光速的${\displaystyle {\sqrt {2}}}$倍。1894年，保罗·德鲁德重新将c定义为光速。阿尔伯特·爱因斯坦在1905年发表有关狭义相对论的最早德文论文中使用了V，但在1907年便转用当时已通用的符号c。

在某些情况下，c表示任何媒介中波传播的速度，而c₀则表示光在真空中的速度。这种使用下标的记法受SI官方出版物认可，且与其它相关常数的记法相符，包括真空磁导率μ₀、真空电容率ε₀（又称电常数）以及自由空间阻抗Z₀。本条目以c代表真空中的光速。

自1983年起，国际单位制（SI）将米定义为¹⁄_299792458秒内光在真空中所运行的距离。因此，光速的精确值等于299792458 m/s。光速是一个具有量纲的物理常数，因此c的数值取决于所用的单位制。在相对论等经常用到c的物理学范畴中，不少文献会使用自然单位制或几何化单位制。在这些单位制中，c = 1。这样，公式和计算当中就不会出现c，因为乘以或者除以1并不会对结果有任何的影响。

在物理学中的基础地位

光在真空中的传播速度独立于波源的运动及观测者的惯性参考系。1865年，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出光是一种电磁波，因此必须以他的电磁理论中所出现的速度c传播。在麦克斯韦电磁理论的推进下，再加上无法证明以太的存在，爱因斯坦于1905年首次提出“光速不变”这一公设。他从这一点推导出狭义相对论，并证明常数c在光和电磁波的范畴以外也有举足轻重的地位。但是实验只能验证“双向光速”（如：从光源至一面镜子，再回到光源）是独立于参考系的，但若要测量“单向光速”（如：从光源至某个遥远的探测器），就必须先设定光源和探测器时钟之间的同步化规则。如果选用爱因斯坦同步化规则，单向光速就会按照定义等同于双向光速。狭义相对论就是基于光速不变原理所得出的理论。它的另一个公设为：所有惯性参考系都拥有相同的物理定律。其中一项结果，就是所有无质量粒子和相对应的波在真空中都以这一速度c运行和传播，这也包括光波。

狭义相对论有着不少有悖常理，却有实验证明的结果，例如质能等价（E = mc²）、长度收缩（运动中的物体长度会缩小）和时间膨胀（运动中的时钟走得更慢）等。长度缩减及时间加长的比率γ称为洛伦兹因子，其定义为γ = (1 − v²/c²)^−1/2，其中v是物体的运动速度。在速度v比c小很多的情况下（包括大部分日常所见的慢速运动），γ很接近1。这时狭义相对论就可以近似为经典力学中的伽利略相对性。然而在v非常接近c时，γ趋向无限大，相对论性现象也就会呈现出来了。

要表述狭义相对论的各项结果，可以把时间和空间视为一种综合的结构，即所谓的时空。狭义相对论还要求，所有物理理论均须遵守一种称为洛伦兹协变性的特殊对称性条件。无论是要结合时间和空间，还是要表达这种对称性，在数学公式中都需要c这一常数。洛伦兹协变性已几乎成了现今物理理论的必需假设，这些现代理论包括量子电动力学、量子色动力学、粒子物理学标准模型及广义相对论等。故此，c已成为现代物理学中无处不在的常数，出现在许多与光不相关的领域中。例如，广义相对论预测，c也是引力波的传播速度。在非惯性参考系中（如受引力扭曲的时空和加速参考系等），“局部”光速是不变的并且等于c，但在有限长度内光的运行速度不一定等于c，且要视乎该参考系中距离和时间的具体定义。

人们一般假设，诸如c等基础常数在整个时空中都具有相同的数值，亦即它不会随地点或时间而变动。（这种“不变性”不同于上文所述的各惯性参考系之间的光速不变性。）不过，有各种理论提倡，光速会随时间改变。目前尚未有确切证据证明光速可变，但对此的研究仍在继续发展。

人们同样假设光速具有各向同性，也就是独立于测量的方向。科学家在不同方向的磁场内对原子核的核能级发射光谱进行测量（对钟实验），又对旋转光共振器进行观测（见迈克耳孙－莫雷实验），所得结果已对光速的各向异性设下了非常严格的上限。