光速不變時愛因斯坦的狹義相對論的基礎假設之一，甚至可以說是現代物理學的基礎理論，麥可遜-莫雷實驗也證實了這一假設。
但是表面上想想，真空中光速在任何參考係中都相同，不受光源運動的影響，那麼觀測者為什麼會因為光源的移動速度不同而感覺到不同的都卜勒效應呢（紅移或者藍移）？
這似乎出現了乙個悖論，但其實不然，因為在光速不變的背景下，我們卻忽略了隨之而來的另外乙個現象：
根據狹義相對論，時間在不同參考係下是不同的，也就是眾所周知的鐘慢效應或者時間膨脹，
為了簡化問題，我們只考慮光源以勻速率v向背離觀測點的方向移動，t1時間時光源發**乙個光子在t1『的時間被觀測者觀測到，當時光源據觀測點距離是l1，那麼就有：
t1』 - t0 = t1 - t0 + l1/c(1)
同理就有：
t2' - t0 = t2 - t0 + l2/c(2)
並且還有
l2 - l1 = (t2 - t1) * v(3)
(2) - (1) 並將(3)帶入，得：
t' = t + t * v / c;
在這裡，我們需要意識到乙個問題，就是t' 和 t並不是在同乙個座標系下的時間度量，t是以速度v勻速運動的參考係下的時間，根據時間膨脹理論，這個時間實際上比靜止座標系下的時間慢了，t = t0 / (( 1 - (v/c)^2)^(1/2))
t' = t0 * (1 + v/c) / (( 1 - (v/c)^2)^(1/2))
設光在靜止參考係下的固有週期是t0，固有頻率是f0；
那麼t0 = 1 / f0；
而觀測點所觀測到的頻率f』：
f' = f0 * (( 1 - (v/c)^2)^(1/2))/(1 + v/c)
由此可見，光源速度v越大，f'就越小，就會發生紅移了
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