相传在1895年，当时16岁的爱因斯坦做过一个思想实验，也就是著名的“爱因斯坦追光实验”。他思考着如果自己能够以光速追逐空间中的一束光，会看到什么样的结果。
爱因斯坦推断，如果他能够追上光，就意味着空间中的光像冻结了一样。但是，光不可能被冻结，因此光的速度不会慢下来，仍然以光速运动。也就是即使追上了光线，观察者也会发现“光速不变”，而出现变化的是其他东西，如时间、空间和质量等。
爱因斯坦“追光实验”的思考，成就了10年后他的《狭义相对论》面世。狭义相对论秉持了“时间可变，空间可变，质量可变，光速不变”的理念。
真空中的光速为299792458米/秒，通常称为30万千米/秒，常以C来表示。爱因斯坦认为，光速是宇宙的极限速度，任何有静质量的物体都是无法达到光速，只能无限接近，更别说超越光速了。爱因斯坦在《论动体的电动力学》论文中提到光速问题时，他认为：“光在空虚空间里总是以一确定的速度V传播着，这速度同发射体的运动状态无关。”“任何光线在‘静止的’坐标系中都是以确定的速度V运动着，不管这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来的。”
按照一般规律，速度是可以叠加的。例如，有一列火车正在以200千米/小时的速度向前行驶。在列车上，一个人正在以5千米/小时的速度从车尾走向车头。从地面上看，这个人就是正以205千米/小时的速度向前方运动，这也就是速度叠加。
如果把这一叠加原理直接应用在光速上，就可以想象，当坐在速度V前进的列车上的人，打开手电筒，向前进方向发射一束光线，在地面上的人看来，手电光前进的速度就是光速加上火车的速度，即C+V，这符合速度的叠加，也就是两个速度之合。然而，事实却很违背了常理，叠加后的光速仍然是C，而不是C+V，这一结论可以在双星观测实验中得到印证。
双星观测
在宇宙中，大多数的恒星都不是“单身”，而普遍存在的是“双星系统”，甚至是“三星”或“四星”系统。
在双星系统中的两颗恒星，围绕着它们的共同质量中心相互绕转。但如果两个恒星的质量相差较大，则质量中心就会偏向质量大的那个恒星，于是就会表现为质量小的恒星，围绕着质量大的恒星旋转，就像地球围绕着太阳进行公转一样，只不过与日地系统不同的是，围绕大恒星公转的不是不发光的地球，而是能够发光的小恒星，这就使得我们有机会对该恒星进行观测。
当然，如果位于中心位置的那个质量较大的天体是白矮星、中子星或黑洞，因为这些天体很难在远方观测到，以至于我们看到的是一颗恒星自己在那里孤独地转圈圈。只是让人感觉奇怪的是，这颗恒星的光谱，时而“红移”，时而“蓝移”。
“红移”与“蓝移”是因为光具有“运动频移”效应，星光频率的周期性变化，说明该恒星正在周期性地接近或远离我们的地球，即该恒星正在围绕着某一个中心进行公转。然而，我们能够测量得到的，也就仅仅限于红移与蓝移，在地球上，我们测量不到它们的光速有任何的变化。
此前，科学家们一直认为，绝对静止参考系“以太”是必须存在的，星球运动也是肯定的，速度叠加原理也是对的，那为什么会出现光与发光体的速度叠加后光速没有变化呢？这超出了人们的认知。
到了1895年，为了解释速度叠加后光速不变现象，洛伦兹提出了“洛伦兹变换公式”，根据这个公式，可以推导出新的速度合成公式，也就是：
W=（U+V）/（1+UV/C-2）
式中：W是叠加后的速度，U和V是叠加前两个物体的分速度，C为光速。因为这个速度叠加公式，不同于我们常识中的速度叠加公式W=U+V，利用这个公式的确解决了速度叠加后光速不变的问题，即便两个分速度都取光速C，叠加后的结果也还是光速C。这并不像我们用伽利略叠加公式计算的结果是2C，这样就在数学上解决了光速不变问题。可为什么要用这样的数学公式进行计算？它的物理意义是什么？却没有人可以说明。
1905年，当别人还在想办法解释为什么光速不变时，爱因斯坦则以“光速不变”为基本假设，提出了“狭义相对论”。也就是爱因斯坦不去解释光速为什么不变，为什么光速叠加后还是光速。他是假设光速不变就是真理，就是宇宙的基本法则，不管为什么。
爱因斯坦这一突破性的思维，终于诞生了狭义相对论，而狭义相对论的诞生，则彻底打破了人们的认知。因为他的光速不变原理，让我们平常认知中的时间、空间、质量都和光速有了联系，时间会随速度增加而减慢，空间会随速度增加而缩短，质量也会随速度增加而增大，这也就是我们所说的“尺缩钟慢质增”效应。而“质增”效应带来的结果就是任何具有静质量的物体，都无法被加速到光速。“尺缩钟慢”带来的结果就是，我们可以通过改变速度的快慢来减缓时间的流逝。尽管这一切听着很是匪夷所思，但自1905年狭义相对论诞生到如今，许多次的实验结果，均未打破狭义相对论的预测。
在后来的广义相对论中，由于所谓“惯性参照系”不复存在，爱因斯坦引入了“广义相对性原理”，即物理定律的形式在一切参考系都是不变的。这也使得光速不变原理可以应用到所有参考系中。
按照现在流行的说法，可观测宇宙为930亿光年。在地球上能够观测到的，距离我们最远的星系，应该在465亿光年之外了。而按照宇宙大爆炸理论，宇宙诞生于138亿年前。依照上述两种说法，在可观测宇宙中，距离地球最远的星系，在138亿年里，与地球分离开了465亿光年的距离。它们与地球之间分离的速度，约等于3.37倍的光速。而在这些星系之外，也许还有很多很多的星系，在地球人类看来，它们远离地球的速度更是远大于光速了。那么，这些星系究竟是相对于哪个参考系的？
在相对论诞生100多年后的2019年4月，人类第一张“黑洞”照片面世，人类得到了黑洞存在的实锤证据。黑洞是一种极其致密的天体，在黑洞“视界”内物质发出的光，将永远无法逃逸出来。如果有人站黑洞外的某一位置，黑洞内部的光线永远传播不到他眼前。
按照爱因斯坦的理论解释这一现象，就是巨大质量的天体，存在于宇宙空间中，导致局部时空弯曲达到无限大。那么，时空弯曲的物理意义究竟是什么？在黑洞的视界内的光线是否遵循着光速不变呢？在黑洞周围光线传播的参考系又是什么呢？水波和声波的传播可以给我们以借鉴。
波的传播
假如在我们面前，有一片平静的、没有流动的湖水，有蜻蜓在水面上点水。此时，观测者与湖中的水分子没有相对运动，我们可以把湖水、堤岸、观测者看作是在同一个参考系。这时，蜻蜓点水在湖面上造成的水波波纹就是一个一个嵌套一起的同心圆，如下图所示。
我们已经知道，水波在水中的传导速度，受水深、波长等因素的影响。我们假设其他一切条件不变，只是把静止的水换成平稳流动的水，且水流速度低于水波的传播速度，那么蜻蜓点水形成的波纹就会如下图所示，呈现为一个个嵌套一起的偏心圆。
相对于堤岸，水波纹向下游传播的速度，要大于波纹向上游传播的速度。从堤岸上看，水波纹向上游运动的速度，是水波在静水中的传导速度和水流的速度之差。而波纹向下游运动的速度，则是水波在静水中的传导速度和水流速度的和。水流速度越大，波纹向上下游运动的距离差越大，水流速度越小，这一差值就越小。
假如水的流速增加，刚好达到与水波传播速度相等时，水波相对于堤岸，只能向下游运动，再也不能向上游传播了，水波就会形成一个个嵌套一起的内切圆，如下图中（B）所示。当然，如果水流进一步加大，水面波纹就会形成下图中（C）的形状，在A点处见不到水面上下跳动。
水的流速和水波传播速度示意图
水波波纹的形成，是由于水分子在重力和外部扰动力的共同作用下，产生的上下振动的波浪向四周的传播。实验说明，水波的传播速度，是相对于水分子这一介质的。
同样道理，声音是声源引起的空气振动向周围的传播，声速通常为340米/秒。风是构成空气分子相对于地面运动形成的。在有风的天气里，来自上风口的声音，传过来的会快一些；来自下风口的声音，传来的时间会慢一些，其差值决定于风速。声音的传播介质是空气，声速是相对于空气这一介质的。
综上所述，波的传播速度，都是相对于介质的。那么，太空中传播的光介质是什么呢？
以太新概念
迈克尔逊-莫雷实验，排除了绝对静止的“以太”参考系的存在。在爱因斯坦广义相对论中，也没有了绝对静止的参考系。但是，现代物理学的空间观念中却仍然保留了某些和以太相似的看法。例如，万有引力的传播以及光线的传播都不存在超距作用，它们的传播都需要一定时间，不能够瞬时到达；真空不可视为空无一物，而应当看作是许多能量作用的场所。
量子力学的建立，更是加强了这种观点，因为人们发现，物质的原子以及组成它们的电子、质子和中子等粒子的运动也都具有波的属性，波动性已成为物质运动的基本属性。
到20世纪中期以后，人们又逐渐认识到真空并非绝对的空，那里存在着虚粒子不断产生，随后湮灭的涨落过程。这种真空涨落是相互作用着的场的一种量子效应。今天，理论物理学家进一步发现，真空具有更复杂的性质。“真空态”其实就是一种能量场的“基态”。这样看来，机械的以太虽然死亡了，但以太精神仍然活着，并具有旺盛的生命力。
我们这里有必要把“空间”和“时空”两个概念重新明晰一下。其中，空间是一个数学概念，是一个具有长宽高三要素，并可以度量的，是排除其中所有物质、能量及其他影响因素的平直的绝对的存在。时空，是爱因斯坦首先创建的，它是一个物理学概念，是充满物质和能量，可以因为物质和能量的存在而变化的客观存在。
如果我们把一个巨大的房间比作是空间的话，那么我们就可以把房间中的空气比作是时空，而飘浮在空气中的尘埃，则可以看作是宇宙中的星系和物质。
时空是可以被其中存在的物质和能量所影响、所扰动。例如，可以由于大质量物体的存在而弯曲，也可以因为大质量的物体存在而使得时钟变慢等。
笔者认为，引力是大质量物质存在于空间中，吸收正能量虚粒子而形成的粒子流动，也可以称作“以太流”。为照顾语言习惯，我们仍然可以沿用“引力”这个词。正能量虚粒子向质心流动，相应地就是负能量虚粒子向着远离质心方向的传播。这种正、负能量虚粒子疏密相间的起伏震**向四周扩散，表现出来的就是引力波。
总之，如果沿用“以太”来定义充满宇宙空间，承载引力波和光线运动载体的话，我们就可以把虚空中不断生成的“正能量虚粒子”，定义成为“新以太”。这种新以太就是承载光波运动和引力波传导的介质，也就是虚粒子不断起伏涨落的宇宙时空。
也就是说，地球的自旋是地球物质吸收宇宙空间中的“以太“所产生的”以太漩涡”推动的结果，地球等行星围绕太阳的旋转是太**质吸收宇宙空间的以太所产生的更大的以太漩涡推动的结果。太阳系围绕银河系中心的旋转运动，是整个银河系物质吸收宇宙空间的以太，产生的更加巨大漩涡推动的结果。
大质量物体在空间中的存在，会与以太之间发生相互作用，这种相互作用的表现形式，就是牛顿理论中的所谓“万有引力”，或者是爱因斯坦理论中的所谓“时空弯曲”。还有就是天体在空间中的旋转造成的“时空拖曳”。
时空拖曳
1915年爱因斯坦提出广义相对论后，1918年，两位奥地利物理学家JosefLense和HansThirring意识到，如果广义相对论成立，也就是大质量天体会导致周围时空弯曲，那么任何天体在自转时，都会对周围的时空产生拖曳效应，这种现象被称作坐标系拖曳，或者说是“惯性系拖曳”。
2020年初《科学》杂志发表论文，报道了澳大利亚斯威本科技大学领导的研究团队，从一个罕见的双星系统中，首次证实了时空拖曳效应的存在。
所谓惯性系拖曳效应，可以从下面这个例子帮助我们理解。向一只碗里倒入粘稠的糖浆，然后把一根球形的棒棒糖插进去，快速转动棒棒糖的手柄，棒棒糖周围的糖浆开始跟着旋转。同样地，任何做着自转的天体，其周围的时空也会跟着偏移。只不过，糖浆是被摩擦力拖动，而拖曳时空的则是引力场。
虽然有了理论，但要真正观测到这个现象，却异常困难，因为坐标系拖曳效应太微弱了，所以几乎整个20世纪，人们从宇宙中寻找该效应的努力始终没有成果。
1999年，澳大利亚天文学家通过“帕克斯”射电望远镜，发现2000光年外的“南十字星座”中存在一个特殊的双星系统。这个名为PSRJ1141-6545的双星系统，是由一颗白矮星和它的伴星，一颗脉冲星组成的。其中，中子星直径只有20千米，质量却超过了整个太阳系。而白矮星质量略小于这颗中子星，体积与地球相当。对于天文学家来说，这个双星系统为观测坐标系拖曳效应提供了绝佳场所。
这颗白矮星的自转周期只有几分钟，高速旋转的白矮星产生的坐标系拖曳效应，是地球坐标系拖曳效应的1亿倍之多。但仅凭这个效应，并不足以让地球上的望远镜观测到。这时，绕白矮星运行的脉冲星成了关键。脉冲星是快速旋转的中子星，如同海面上的灯塔，其磁极在自转的同时不断发出射电束。对于地球上的观测者而言，这一一束信号如同精准的时钟，忠实地记录着脉冲星的运动轨迹。如果信号间的时间间隔出现变化，则意味着脉冲星的运行轨道出现了偏移。而这样的偏移，恰好成为寻找坐标系拖曳效应的窗口。
白矮星与围绕其运转的脉冲星组成的双星系统
自2000年起，澳大利亚的“帕克斯望远镜”和“UTMOST射电望远镜”开始对其进行持续观测。2015年，他们终于观测到了轨道微弱的偏移。但这还不够，因为除了这个效应外，其他因素也可能会产生影响，例如自转本身会将中子星压缩得更“扁”，从而改变其引力场。因此，研究团队通过数据处理，从信号中筛去其他因素的干扰，找到了轨道平面方向长期、逐步的变化。而只有这样的信号，才是其他效应无法解释的。
另外，人们还根据爱因斯坦的广义相对论，预言了由于地球的自转效应，也会存在一些时空扭曲。这一结论也已经被美国宇航局的“引力探测器B”所证实。
以上研究终于为延续一百年的猜想，提供了精确的天文学观测验证，再一次证实了广义相对论，同时证明了空间中旋转着的大质量物体的存在，会使得时空发生变化，而这一时空变化，是物质万有引力产生的作用。
笔者认为，所谓时空拖曳，并不是大质量天体的旋转带动产生的，而是天体吸收正能量粒子产生的漩涡，推动了天体的旋转。虚空中的光速，正是相对于大质量天体“弯曲”和“拖曳”着的时空的。
虚空中的光速
光线从光源天体传导至观测者所在的地球，需要经历三个不同阶段：
第一个阶段，光线要在光源天体的“以太流”中逆势飞出。光源天体的以太流对其中物质的推动作用，表现出来就是牛顿的“引力场”，也是爱因斯坦“弯曲时空”作用。
第二个阶段，就是光线在摆脱光源天体的引力后，在与地球之间浩瀚的天际空间里漫游，其中会经历弱引力场，也可能会经过较强引力场。总之，光波的传导，就必须在整个宇宙空间所形成的巨大得以太海洋里游弋。
第三个阶段，就是进入地球的引力场中，沿着地球形成的以太流“顺流而下”了。
我们可以对光线自光源天体表面出发，摆脱光源天体的引力场，前往地球的过程做如下推断：
1、逆光源天体引力方向运动的光线，相对于以太流的速度是光速。相对于发光天体之外的观测者，光线会发生“红移”，由发光体传播到观测者面前的时间延长，观测者测量出来的光速小于C。
顺地球引力方向运动的光线，相对于以太流的速度依旧为光速。相对于地球表面的观测者，地外天体射来的光线会发生“蓝移”。光线由地外某处传播到观测者面前的时间会缩短，观测者测量的光速大于C。
实验验证方法：可以沿用“迈克尔逊-莫雷实验”的装置进行验证，只不过要将实验装置垂直于地面放置，而不是平行于地面放置。因为以太就是虚空中不断产生的正能量虚粒子不断流向地球质心，以太运动的方向是指向地心的，而并非弥漫而静止在空中的。地球运动不是穿梭在以太之中，而以太则是被地球拖曳运动着的引力场，地球没有穿梭于以太介质中做相对运动。这也正是“迈克尔逊-莫雷实验”中，将实验装置水平放置，没有能够测量到以太的原因。
2、在引力场中，与引力方向垂直运动的光线，或者沿“测地线”运动的光线，其速度等于C，不会造成光线的红移或蓝移。大质量天体周围的以太被拖曳，随着天体的旋转而运动，天体表面与其周围的以太没有相对运动。在大质量物体引力场内作切割引力线运动的微小质量物体，都会迎头遇到以太风。
实验验证方法：理论上，与地面有相对运动的任意物体上，都能够测量到以太风的存在，如火车、飞机等，只不过火车、飞机的速度较小，运动不够平稳，会影响测量结果。这就需要这一物体运动速度较高，又要物体运动极端平稳。最佳的选择是在“空间站”上。由于空间站相对于地球，其质量可以忽略不计，它对周围时空的拖曳作用也可以忽略不计。相对于地球引力场，空间站的运动是在做切割引力线运动的，也就是具有较大的相对于以太的运动。所以，在空间站上，可以测得以太风存在的证据。在空间站上进行“迈克尔逊-莫雷实验”是最佳的选择。从空间站前方射来的光，其速度会大于两侧方向射来的光；而两侧方向射来的光，速度大于空间站尾部射来光的速度。
3、黑洞是质量和密度都非常大的天体，围绕黑洞周围会有一个边界，在这个边界内，物质的逃逸速度就会大于光速，这个边界也称作“视界”。在这个视界中，所有的物质包括光都只能落向黑洞中心，这就是黑洞内光线不能逃逸出来的原因。在视界外，光可以传播到宇宙空间，距离这一视界较近的地方，光向外传播速度会很慢；距离视界较远处的光线，向外传播的速度就快些。
如果有一个能够发光物体掉落到黑洞中，遥远的观测者并不可能看到物质进入视界之中，而仅仅能看到物质以越来越慢的速度靠近视界，最终“凝固”在视界边缘处，这是因为物体在接近视界时，发出的光向外传播的速度越来越慢，还有就是物体发出的光线发生了越来越大的“红移”，让我们看上去“越来越红”。按照爱因斯坦的理论，这是因为“钟慢效应”和“引力红移”造成的结果。按照我们的理论，就是在黑洞的视界处，以太流的速度恰巧等于光速，物质发出的光线跑不过介质的运动速度了。
以太参考系
当初爱因斯坦提出“狭义相对论”，是基于“惯性参考系”的，而“广义相对论”虽然号称适用于“任意参考系”，却是排除了以太这个参考系，或者说排除了“以太场”这个参考系。
传统的以太理论中，以太是弥漫在整个宇宙之中一动不动的，各个天体在其中穿行。传统的以太就像是在湖中被冻结成冰的水分子，没有流动，地球等天体像是一个个在冰面上滑行滑冰船，滑冰船向前进，被冰冻的水分子相对地向后移动。
当我们重新界定了以太概念，了解时空拖曳现象之后，回过头来再看前面所述的“双星观测实验”和“迈克尔逊-莫雷实验”，就可以得到科学、合理的解释了。
在“双星观测实验”中，不管是正在远离我们而去的星球，还是正在接近我们的星球，其发出的光线一旦摆脱发光星球表面，进入太空中的以太中，光的速度只能相对于它们的传播介质以太。在大质量天体附近的以太，其流动速度会因天体的质量不同而各异，但在远离大质量天体以后，就会逐步变小，与广袤的虚空中的以太融合为一体，成为一个巨大的“以太洋”。光波同在融合在一起的以太洋中传播，速度必然趋于一致。这就是双星观测实验中，只能观测到光线的“红移”与“蓝移”，而没有发现光线速度不同的原因。
再看迈克尔逊-莫雷实验。随着天体的运动，以太被拖曳。以太的流向，是指向天体质心的。不管地球围绕太阳公转运动，还是地球自身的绕轴旋转运动，都没有形成地球表面和以太之间的相对运动，迈克尔逊-莫雷实验没有能够测量到以太风的存在，是一件非常正常的事情。
综上所述，光线在空间中传播速度，不是相对于宇宙空间的，而是相对于宇宙空间中的引力场，或者说相对于弯曲的宇宙时空。当然，还是被引力场拖曳着的时空。
在重新定义以太之后，如果我们重新演绎一次追光实验：在地球上放置一台激光器，向月球发射一束激光，让爱因斯坦从地球出发去追光，其结果会是如下情形：
1、如果是一个肉体凡胎的爱因斯坦，因为他具有静止质量，速度无法达到光速，他是根本不可能追得上光的。
2、如果爱因斯坦修为达到中国古代传说中的“出窍”境界，可以摆脱肉体凡胎的桎梏，恰巧能够以光速在空中飞行，让他去追赶那一束光，他会感觉到，自己在克服身旁源源不断流向地心的以太带来的阻力。在他刚刚离开地面时，这种阻力比较大，随着离开地面越来越远，这种阻力也越来越小，当他渐渐地靠近月球时，则有一种“顺风顺水”的感觉。而身旁那束激光像是水渠中流动的水，始终不紧不慢与他并驾齐驱、齐头并进，正在以太中蔓延前行，而非凝固。
如果爱因斯坦功力深厚，能够掌握“瞬移”的法术，在光线发出的同时，他就可以瞬移到达月球。地月距离大约是38万千米，光线从地球达到月球需要1.3秒。当爱因斯坦到达月球表面后，他转身看向地球方向，大约过了1.3秒，来自地球的那束激光方才闪烁而至。
搞清楚上述机制，也就可以重新认识爱因斯坦的光速不变以及光波运动的参考系了。
光线的运动，有点像是在跑步的运动员。如果一个运动员，在塑胶跑道上跑步的速度是10米/秒，他在跑道上跑100米距离为10秒。我们将他放到跑步机上，如果跑步机的传送带转动速度小于10米/秒，运动员就会撞到跑步机前面的调速台，只要我们把跑步机调整到合适的转速，运动员就永远不会追上他面前的调速台。如果我们依然按照爱因斯坦光速不变原理，推理运动员的运动速度不变，认为这一运动员的运动速度为10米/秒，那么他相对的一定不是大地地面，而是他所踩踏的跑步机上的传送带。而光速不变，则是相对于传导光的介质——以太，也就是被大质量天体弯曲和拖曳的引力场。