Să ne imaginăm că un foton călătorește prin vid. Teoria Relativității arată că din orice sistem de coordonate spațio-temporale s-ar măsura, toți observatorii ar agrea că viteza acestuia este c.
Într-o zonă pe traiectoria luminii se află un vas transparent cu apă, idealizat ca având coeficientul de reflexie nul. Fotonul intră în acest nou mediu, suferă o refracție după care iese din vas, din nou, în vid. Știm că la trecerea prin apă fotonul este încetinit la o viteză egală cu 0,75c.
Ce viteză va avea după ce părăsește vasul cu apă?
Newton ar fi spus că particula de lumină (el a considerat lumina ca având natură corpusculară) își păstreaza starea de mișcare, atâta timp cât o cauză exterioară nu i-o modifică, deci va continua cu viteza v=0,75c.
Pe de altă parte, ecuațiile lui Maxwell stabilesc valoarea c (în notația de mai târziu a lui Einstein) a vitezei luminii în vid independent de satisfacerea unor condiții inițiale. Maxwell a unificat electricitatea cu magnetismul și a arătat că lumina are natură ondulatorie.
Plank a stabilit că ea se transmite în pachete iar fizica cuantică a introdus mai târziu conceptul de undă-particulă. În cazul luminii, ea se comportă ca o undă când se propagă prin vid și mai mult ca o particulă la interactiunea cu diverse materiale (vezi efectul fotoelectric).
Așadar, cum arată, calitativ și cantitativ fenomenul descris?
Voi aprecia răspunsurile care nu se vor limita la căteva formule seci ci vor analiza fenomenul din punct de vedere fizic, cu referire la legi și principii fundamentale ale fizicii, din care au fost derivate acele formule, foarte utile de altfel. De exemplu, ce se conservă? Ce nu?