光速不变原理是爱因斯坦狭义相对论的一个基本假设，甚至最初爱因斯坦自己将“相对论”就命名为“不变论”的。
简单来说，它想表达的思想就是“不论你与光同向而行还是相对而行，光相对于你的速度都是不变的”。光的速度恒定不变。
在现实中，物体 A 与 B 分别作速度为 a 和 b 的匀速直线运动，如果这两个物体相对而行，它们之间的相对速度实际上是 (a + b)，相对而行时的相对速度是 |a - b|。但光速却不受这种影响。
虽然这只是一种假设，但目前的种种实验结果都与这种假设相符，没有能够证明它错误的，因此就被大家当做公理了。地球上的物体速度都太慢了，以致于与光速相比很难观察到 (a + b) 与 |a - b| 的差异，因此很难被实验证实。
地球上没有足够快速的物体，就到宇宙中去找。因此比较令人信服的一种证明方法是利用恒星的光行差。
利用反证法，证明：任意一个恒星的所有的光线的光速都相同，即没有不同光速的光线。
设：某恒星发来两种光速的光线——光速为 c 的光线、光速为 C 的光线，c > C。
因为 c 和 C 都是连续的，所以观测者能够同时接收到 c 和 C，但观测者同时接收到的 c 和 C，必然不是同时从恒星发出的。
因此设：c 发出的时刻为零、C 发出的时刻为 t；恒星零时刻的位置为 A、t 时刻的位置为 B。
因恒星周日视运动角速度 ω = 15.0411″/s，所以 A、B 之间的角距 φ = ωt。
再设：φ = 10′（太阳直径的 1/3)；恒星距离 L = 30 光年。
则：t = φ/ω = 10×60÷15.0411 ≈ 40。
c 传播的时间 T1 = L/c =30 年 ≈ 946080000s。
C 传播的时间 T2 = L/C，据题意知：T2 = T1+t = L/c+t = 946080000+40 = 946080040s
所以：C = L/T2 = 946080000c/946080040 ≈ 0.9999999577c ≈ 299999.987km/s
即：如果 φ = 10′，则 c－C = 300000－299999.987 = 0.013km/s =13m/s
也就是说：如果两条光线的光速差为 13m/s，则这颗距离为 30 光年的恒星，就同时在角距为 10′ 的 A 和 B 两个位置上。
光速连续比间断变化的可能性大得多，如果恒星光速是在 C 和 c 的范围内连续变化的，则看起来，该恒星应该是：长度为 10′ 角距的线段。
因为从未看到过：恒星具有多个位置和任何拉长的现象，所以结论正确。