가변광속 이론(VSL, Variable Speed of Light)은 진공에서의 광속(c)이 우주의 모든 장소와 시간에서 항상 동일하다는 기존의 가정을 수정하여, 특정한 물리적 조건이나 우주론적 시대에 따라 광속이 달라질 수 있다고 보는 여러 가설 및 이론의 총칭이다. 영문 약칭 VSL로도 널리 알려져 있다.
현대 물리학의 주류 이론, 특히 아인슈타인의 특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론은 국소적(local) 기준 좌표계에서 광속이 항상 일정함을 전제로 한다. 일반 상대성 이론의 기초가 되는 등가 원리(equivalence principle)는 임의의 국소적 자유 낙하 기준 좌표계에서 빛의 속도가 항상 동일해야 함을 요구한다. 그러나 이는 먼 거리에 있는 관성 관찰자가 원격 지역에서 빛의 겉보기 속력을 추론하여 다른 값을 계산할 가능성 자체를 배제하지는 않는다. 중력 퍼텐셜 내에서 광속의 공간적 변화는 일반 상대성 이론에서도 암시적으로 존재하며, 특히 먼 거리의 관찰자가 볼 때 사건의 지평선에서 겉보기 광속은 0이 된다.
가변광속 이론은 초광속 이론(faster-than-light), 매질의 굴절률에 따른 광속 의존성, 또는 중력장 내에서 원격 관찰자의 기준 좌표계에서 측정된 광속과는 구별되어야 한다. 이 맥락에서 '빛의 속도'는 광자의 전파 속도가 아니라 이론적인 한계 속도 c를 의미한다.
역사적으로 가변 광속을 물리학에 포함시키려는 시도는 1957년 로버트 딕(Robert Dicke)에 의해 처음 이루어졌다. 딕은 진동수와 파장이 모두 변할 수 있다고 가정하여 광속 c의 상대적 변화를 도출하였고, 굴절률 모델을 통해 빛의 편향에 대한 관측값과 일치함을 증명하였다. 또한 우주의 지평선이 증가함에 따라 점점 더 많은 질량이 굴절률에 기여한다는 점을 고려하여, c가 시간에 따라 감소하는 우주론을 제안하고 우주론적 적색편이에 대한 대안적 설명을 제시하였다.
이후 1988년 장-피에르 프티(Jean-Pierre Petit), 1992년 존 모팻(John Moffat), 1998년 안드레아스 알브레히트(Andreas Albrecht)와 주앙 마게이주(João Magueijo) 팀에 의해 각각 독립적으로 가변광속 우주론 모형이 제안되었다. 이 모형들은 우주론의 지평선 문제(horizon problem)를 해결하고 급팽창 이론(inflation)에 대한 대안을 제시하기 위한 목적을 가졌다.
가변광속 이론은 미세 구조 상수(fine-structure constant, α)의 변화 가능성과도 밀접하게 연결된다. 미세 구조 상수는 기본 전하(e), 광속(c), 플랑크 상수(h)의 조합으로 구성된 무차원 상수이다. 일부 연구자들은 먼 퀘이사(quasar)의 관측을 통해 미세 구조 상수의 변화를 감지했다고 주장하였으나, 다른 연구자들은 이에 이의를 제기하며 더 높은 감도에서 변화가 없음을 주장하고 있다. 또한 가봉의 오클로(Oklo) 천연 원자로 연구를 통해 지난 20억 년 동안 미세 구조 상수가 변하지 않았을 가능성이 높다는 분석이 제시되었다.
조지 엘리스(George F. R. Ellis)와 장-필리프 위장(Jean-Philippe Uzan)은 가변광속 이론에 대해 보다 근본적인 비판을 제기하였다. 이에 따르면 가변 c 이론은 (1) 거리 측정을 재정의해야 하고, (2) 일반 상대성 이론의 계량 텐서에 대한 대체 표현을 제공해야 하며, (3) 로렌츠 불변성(Lorentz invariance)과 모순될 수 있고, (4) 맥스웰 방정식을 수정해야 하며, (5) 다른 모든 물리학 이론과의 일관성이 유지되어야 하는 과제를 안고 있다. 현재 가변광속 우주론은 주류 물리학의 외부에 위치한 비주류 이론으로 간주된다.
