光速不变会不会是因为超光速现象无法被观测到，从而大胆提出的？
要说光速不变是不是因为“超光速现象无法被观测到”，这话说对了一半，但又不是全对。更准确地说，是在那个时代，现有的观测手段和理论框架下，无法“发现”任何违背光速不变的现象，而当时对光本质的理解，也倾向于支持光速是恒定的。
让我们回到19世纪末20世纪初，那个物理学正经历巨变的时代。在那之前，人们对光的认识主要有两种模型：光的波动说和光的粒子说。
光的波动说与以太：
当19世纪波动说成为主流时，物理学家们遇到了一个经典的问题：波需要在介质中传播。水波需要水，声波需要空气或别的物质。那么，光波呢？它在真空中也能传播，这可怎么办？于是，一个叫做“以太”的假想介质被提了出来。人们认为，宇宙空间中弥漫着一种看不见的、极其轻盈但又能支撑光波传播的物质，也就是“以太”。
如果以太存在，那么光速就应该相对于这个“以太”是恒定的。但是，我们自己相对于以太的运动速度却是不同的。想象一下，你在火车上，相对于火车，你的速度可能每秒几十米。但相对于地面，你的速度是火车的速度加上地面的运动速度等等。如果光也是以太为参考系，那么当我们在不同方向、以不同速度运动时，我们观测到的光速也应该是不同的。
为了验证以太的存在，科学家们设计了各种实验。其中最著名的就是迈克尔逊莫雷实验（MichelsonMorley experiment）。这个实验的出发点正是试图测量地球相对于假想的以太的速度。他们期望通过测量不同方向上光的速度差来検出这个“以太风”。
然而，结果却令人大跌眼镜：无论地球以何种速度、在何种方向上运动，他们测量到的光速始终是一样的。 这是非常令人困惑的。这就像你往一个方向扔球，期望它因为你在移动而飞得更快或更慢，结果发现球的速度总是那个固定的值。
光速不变的两种解读（当时面临的困境）：
面对迈克尔逊莫雷实验的结果，当时的人们陷入了两难：
1. 以太不存在？ 这是一种非常激进的说法。如果以太不存在，那么光速到底是以什么为参考系恒定的呢？而且，波动的传播速度与观察者的运动无关，这似乎与当时的物理学（特别是牛顿力学）的基本观念相悖。
2. 以太存在，但实验有误？ 科学家们一遍又一遍地检查实验设备和方法，但结果依然一致。而且，就算实验真的有问题，也不能解释为什么所有尝试都指向同一个结果。
3. 有什么我们不知道的物理机制在“补偿”我们相对于以太的运动？ 例如，可能地球在运动时会收缩，或者时钟在运动时会变慢，以至于抵消了我们观测到的光速变化。这种想法听起来有点像“为结果找原因”，但确实有人提出了这样的解释（比如洛伦兹收缩）。
爱因斯坦的“大胆”假设：
正是在这样的背景下，爱因斯坦提出了他的狭义相对论。他并没有去纠结以太是否存在，也没有试图去寻找一个复杂的“补偿机制”。他反而大胆地接受了迈克尔逊莫雷实验的结论，并将其提升到一个基本原理的高度：
光速不变原理： 在所有惯性参考系中，真空中的光速是恒定的，与光源的运动状态无关。
这个原理，如果单独看，似乎确实有点像是“无法观测到反例，于是我们就这么假设了”。但关键在于，爱因斯坦不是凭空冒出来的这个假设，而是：
1. 它是对实验事实的直接总结： 迈克尔逊莫雷实验是当时最精确、最能直接检验以太风的实验，而它的结果就是光速不变。
2. 它与当时的电磁学理论高度契合： 麦克斯韦方程组预言了电磁波（包括光）在真空中的传播速度是一个常数（c），这个常数是真空介电常数和磁导率的函数。而爱因斯坦的理论并没有推翻麦克斯韦方程组，反而是在此基础上进行了推广。他认为，麦克斯韦方程组之所以看起来是“绝对的”，正是因为光速本身是绝对的。
3. 它带来了全新的、一致的理论框架： 最重要的是，当爱因斯坦将光速不变原理作为两条基本公设之一（另一条是相对性原理：物理定律在所有惯性参考系中都具有相同的形式），他构建了一个全新的时空观——狭义相对论。这个理论不仅解释了迈克尔逊莫雷实验的结果，还成功地预测了许多此前无法解释的现象，比如水星近日点的进动、光在引力场中的弯曲（虽然这是广义相对论的内容，但基础是狭义相对论），以及粒子在接近光速时质量趋于无穷大的现象。这些预测在后来的实验中得到了反复证实。
所以，光速不变不是“因为”我们观测不到超光速现象，而是：
我们观测不到任何违背光速不变的现象（这是实验证据）。
而爱因斯坦基于这个实验证据，提出了一个具有强大解释力和预测能力的理论框架。 这个框架恰恰 排除了 超光速存在的可能性，因为它将光速设为宇宙中最快的速度极限。
换句话说，光速不变不是一个“因为观测不到反例所以就这么定”的被动假设，而是一个主动提出的原理，它解释了已有的实验结果，并由此建立了一个全新的、极其成功的物理理论体系。 狭义相对论的成功反过来证明了光速不变原理的正确性，并且它的理论框架本身就规定了任何信息或物质的传递速度都不能超过光速。所以，“超光速现象无法被观测到”是光速不变原理 推导出的一个必然结果，而不是它成立的 前提原因。
你可以想象一下，如果有人提出“地球是平的”，然后你一直找不到证据证明它是圆的，你就说“因为我找不到它是圆的证据，所以它是平的”。这是一种基于“无证不罚”的推理。但爱因斯坦的工作更像是：他发现了一些现象，然后大胆提出“地球是圆的”，并且基于这个假设，他可以精确地预测出航海的路线、不同地方的日出日落时间等等，而这些预测全都得到了验证。那么，你就会相信“地球是圆的”这个最初的“大胆假设”是正确的，而不是因为你“找不到它是平的证据”。
因此，光速不变原理并非仅仅源于“观测不到超光速”，而是对实验结果的总结，并构筑了一个能够解释和预测物理现象的理论体系的核心基石。而“超光速现象无法被观测到”，正是这个理论体系稳定运行的直接体现。
网友意见
我希望「光速不变是实验观察」这个错误不要再被广泛流传：
Joseph Larmor and Hendrik Lorentz discovered that Maxwell's equations, the cornerstone of electromagnetism, were invariant only by a certain change of time and length units. This left some confusion among physicists, many of whom thought that a luminiferous aether was incompatible with the relativity principle, in the way it was defined by Henri Poincaré:
The principle of relativity, according to which the laws of physical phenomena should be the same, whether for an observer fixed, or for an observer carried along in a uniform movement of translation; so that we have not and could not have any means of discerning whether or not we are carried along in such a motion.
— Henri Poincaré, 1904[5]
请大家记住以上史实，不要再谣传迈克尔逊「发现」了光速不变。真正发现光速不变的是坚信光可以在真空中传递和能量守恒的理论物理学家。迈克尔逊实验只是直接证实了这个结论。
早在提出洛伦兹变换之前，物理学家就相信能量是守恒的。然后物理学家发现了电场和磁场，麦克斯韦把电场和磁场的相互作用总结为一组方程。推导这组方程的出发点就是能量守恒。而推导出的电磁波的速度是不依赖于任何参照系的。
如果不引入无处不在的「以太」，就会得出真空中光速在所有参照系中不变的结论。
知乎说我“可能存在事实错误”，但是我是没找到什么“事实错误”，前五条都是以其他方式定义或在非真空中的速度，超光速也不违反相对论，后两条是实验，如果正确则违反相对论，但目前不受学术界承认，最后一条是我的猜测。
第一条好像争议很大，但是我们确实是可以定义在第三参考系下两个物体的相对速度这个速度的，虽然它的定义不是相对论中要求不超过光速的速度的定义，但是按照不同的研究目的定义不同的速度，这是很正常的，例如下面提到的宇宙膨胀速度，相速度，群速度等。
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超光速是可以观测到的，我们看现实中的超光速例子
一：两个手电筒向相反的方向照射，在拿手电筒的人看来，两束光的相对速度就是2c，但相对论禁止的超光速只能是一个惯性系下观测到的质点在该系本身的速度，而拿手电筒的人在自己的惯性系观察到以一束光为惯性系（评论认为应该改成参照系，因为光子系不被认为是惯性系，感谢提醒）的另一束光的速度超过光速，不违反相对论。
二：现实中有很多星体互相远离，被天文望远镜观察到超过了光速，现代宇宙学认为这不违反相对论，因为这是宇宙膨胀的速度，不是质点在宇宙中运动的速度。
三：切伦科夫辐射。切伦科夫发现高能粒子在介质中运动速度可能超过介质中的光速，此时有类似于超音速飞机的音爆的光爆现象，发出蓝光。现实中，核电站核心部分有这种辐射，太空中的宇宙射线进入大气层时也有这种辐射。这仅仅是介质中的光速，不违反相对论。
四：负折射率材料。负折射率材料作为一种介质，其中光速高于真空光速。但计算折射率用的速度为相速度，而相对论限制超过光速的速度为群速度，两者不同。
五：我国潘建伟团队实验证明，量子纠缠关联塌缩速度下限为光速的一万倍。
六：2011年，欧洲核子中心发现中微子超光速，后被证实是实验低级失误。
七：不久前刚刚逝世的美国亚拉巴马大学的张操认为测出了交流电的速度达到20倍光速，但学界普遍不同意这个结论。
八：真空光速不变是麦克斯韦方程组的推论，当时认为真空有以太，但迈克尔逊-莫雷实验后，物理学界就认为以太不存在，光不需要介质，真空是任何物质都没有的。但后来，量子场论认为，真空有一种叫做零点能的能量，可被卡西米尔效应证实。零点能可以解释宇宙的膨胀速度，作为宇宙学常数（暗能量）的一种备选项。但，实测的零点能比暗能量的密度要大很多。如果解释成零点能的分布在宇宙范围内不均匀，那么真空中的光速就是可变的，所以真空也可以看成一种介质，高密度真空中的超光速就是可能的。
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