物理学的概念都是基于“可测量物理量”而不是“定义”
时间、距离的可测值在低速满足速度叠加，接近光速不满足，本身是实验结论而不是逻辑推导。实证第一而不是逻辑第一
至于如何用一套有效的数学自洽的体系满足这些观测结果而不自相矛盾，请看相对论的具体内容
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想理解光速不变这个问题，需要脑筋转一个弯，为了帮楼主转这个弯，我先谈点别的。
为什么哥白尼的时代那么多人相信是太阳在绕着地球转？因为人都有惯性思维，更愿意相信自己的眼睛，人看到的就是地面不动而所有星星（包括太阳月亮）在动，所以在有人弄出能十分说服人的理论之前，大家更乐意相信自己自己的眼睛。
为什么你相信是地球自己在转？我敢说，你不是在弄懂了地球自己转这套理论之后才相信地球在自己转，而是在你弄懂这套理论之前，在你对世界充满了疑惑的时候，你的哥哥姐姐就说地球在转，你就象磁铁吸铁一样被地球吸引着，你的小学教材上写着“太阳大，地球小，地球围着太阳跑”，因而你在学懂之前先相信了地球在转，然后因为你相信了，所以你很容易就学懂了那套理论，并不是因为你比哥白尼时代的教主更聪明所以你能学懂他们学不懂的知识。
我们日常中所见到的，除了光，都是低速，即使是每秒十来公里的火箭、卫星，对相对论来说，还是属于低速范围，只有在考虑非常精确的计算时才会考虑运动的相对论效应。因为你处于一个低速世界，你看到的全是可以用经典力学来描述的低速运动，所以就象哥白尼时代的人看到所有星星从东方升起西方落下因而很难接受地球在转这个事实，你很难理解为什么光速不变。
爱因斯坦为什么会想到光速不变呢？在爱因斯坦之前，首先有麦克斯韦根据真空的电磁特性值（真空的电容率和磁导率）计算出了电磁波在真空中的速度，并预言光就是一种电磁波。麦克斯韦的计算不依赖任何特定的参照系，或者说是选择了相对自己静止的参照系，而这个参照系与别的参照系相比没有任何特别之处，而用来计算电磁波速度的这个理论看起来是很完美的。但麦克斯韦这个计算，却直接与经典力学相冲突，而经典力学在当时看来不但完美并且经过了很长时间的验证，于是很多科学家试图通过修改麦克斯韦的电磁理论来让电磁理论与经典力学完美结合，其中就包括试图给光速找一个特定的参照系——以太。可是，无论怎么修改麦克斯韦这个电磁理论，即使已经将一个简洁而优美的电磁理论改得复杂而丑陋了，都无法让电磁理论与经典力学完美结合，而更为令人惊奇的是迈克尔逊-莫雷实验试图测量地球在以太中的运动速度，却测了个相对运动速度为0的结果。虽然对于绝大多数人来说，迈克尔逊-莫雷实验是颠覆经典力学之作，但爱因斯坦更看重的是理论本身，因为麦克斯韦的电磁理论的简洁而优美，爱因斯坦对这个理论的正确性深信不疑，他认为迈克尔逊-莫雷实验是“本该如此”的一个无足轻重的实验，接下来就是要创立一个新理论来让电磁理论与经典力学完美结合——就象哥白尼要弄一个简洁的日心说去取代托勒密的复杂的地心说。而弄这个理论的前提，就是要先相信麦克斯韦的电磁波速计算不需要依赖特定的参照系，也就是在任何惯性系中，真空的电磁特性都是一样的，所以光速也是一样的——这就是光速不变。
