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试想一下 ， 如果两束光沿着相反的方向发射出去 ， 它们背向而驰 ， 那么 ， 一束光相对于另一束光的速度会是多少？会是两倍光速吗？这样岂不是打破相对论了吗？
当我们在谈论速度时 ， 需要选择一个静止参照系 ， 参照系选择不同 ， 相对速度也会不同 。 举个例子 ， 一列火车以速度v相对于地面运动 ， 那么 ， 坐在火车上的观测者甲会认为火车相对于他的速度为0 ， 地面上的观测者乙会认为火车相对于他的速度为v 。 如果火车上还有一个观测者丙以速度u朝着火车行驶方向前进 ， 地面上的乙会认为丙相对于他的速度为v+u 。
然而 ， 对于光速c而言 ， 就完全不是这样了 。 其他速度需要选择好静止参照系才能得到相对速度 ， 但真空光速却直接有一个计算公式：
在这个由麦克斯韦推导出的光速计算公式中 ， 两个参数都是常数 ， 这意味着光速不会随着静止参照系的改变而发生变化 ， 或者说光速相对于任何静止参照系都是相同的光速 。 爱因斯坦正是基于光速不变原理 ， 提出了狭义相对论 。 光速成了绝对不变 ， 而时间和空间变得相对 ， 与参照系选择有关 。
【如果两束光以反方向运动，它们的相对速度是2倍光速吗？】另外 ， 由此还可以得到一个推论 ， 那就是不存在光速参照系 。 因为一旦有光速参照系 ， 光速就会变为零 ， 与上述公式相违背 。
在上述例子中 ， 如果这列火车向前发出一束光 ， 那么 ， 甲、乙和丙所测出的光速都是一样的 ， 都为光速c ， 而不是c-v、c+v、c-v-u 。
事实上 ， 我们平时所用的速度叠加原理是基于伽利略变换 ， 这其实是一种近似计算结果 ， 真正的速度叠加原理需要基于洛伦兹变换：
由于光速非常快 ， 我们平时所接触到的速度都是远低于光速 ， 所以上述的速度叠加公式可以近似转化为伽利略变换形式 。 但在接近光速或者光速的情况下 ， 只能使用洛伦兹变换 。
如果光子能被视作静止参照系 ， 把上述公式中的u也取为c ， 叠加后的速度不是2c ， 依然还是光速c 。 因此 ， 两束朝着相反方向运动的光 ， 它们之间的相对速度还是光速c 。
当然 ， 对于我们而言 ， 两束光的相对速度是两倍光速 ， 但这个速度与上述相对于参照系的速度是两种概念 。 同样地 ， 空间结构在超光速膨胀 ， 导致遥远的星系正以超光速在退行 ， 或者说我们相对于遥远星系在超光速退行 。
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