愛因斯坦的 狹義相對論 自1905年誕生以來，經歷了一百多年的風風雨雨，如今仍舊屹立不倒，被越來越多的實驗證據支撐，也因此成為了現代物理學大廈的 兩大基石之一 （另一大基石是量子力學）。
狹義相對論是在兩個假設的基礎上提出來的，這兩大假設分別是： 光速不變原理和狹義相對性原理 。有了這兩大假設，就可以推匯出狹義相對論中的所有基本公式，其中就有時間膨脹效應公式。
時間膨脹，顧名思義就是「時間變慢了」，具體來講就是「 速度越快，時間就越慢 」。愛因斯坦告訴我們時間並不是絕對的，而是相對的，不斷變化的，也因此推翻了牛頓力學體系下的絕對時空觀。
狹義相對論告訴我們，在不同的慣性系下，時間流逝的速度是不一樣的。最通俗的例子就是，我們地球上每個人的時間流逝速度其實都是不一樣的，只不過差異微乎其微，我們根本察覺不到，也不會對我們日常生活帶來任何影響，所以在我們的固有思維裏，還會認為時間是絕對的。
時間膨脹可以分為兩種， 速度可以引發時間膨脹，而重力同樣可以引發時間膨脹 。
狹義相對論裏，速度越快時間就越慢，速度引發的時間膨脹，可以用時間膨脹公式來計算。
而在廣義相對論下，重力越大時間就越慢，重力引發的時間膨脹，同樣也有一個時間膨脹公式來計算。
速度和重力引發的時間膨脹公式，看上去差別很大，但兩者有一個最大的共同點：都包含 光速c 。顯然這說明了光速在時間膨脹中一定起到了非常關鍵的作用，因此，我們很有必要詳細了解一下光的特性。
光，在我們日常生活中無處不在。毫不誇張地講，人類科學發展史都是圍繞光來展開的，這是因為人類觀測到的一切，幾乎都要依賴光，準確來講是依賴電磁波。
光的本質是電磁波 ，我們平時所說的光，指的是可見光，而可見光只是整個電磁波譜中非常狹窄的一部份。而電磁波是一種能量，依靠光子來傳遞能量。
除了可見光之外，還有波長更長的無線電波，紅外線，波長更短的紫外線，X射線，Gamma射線等。
雖然光在我們身邊無處不在，但直到近代，科學家們才真正開始研究光的具體特點，測量出了光的傳播速度，大約為每秒30萬公裏。
光速，是一個常數，非常重要的常數， 任何資訊和物體的速度都無法超越這個常數 。同時在愛因斯坦的狹義相對論裏，把「光速不變」作為一個基本前提，意味著真空中的光速恒定不變。
如何理解 光速不變？
簡單講就是，光速與其他任何速度疊加之後，仍舊是保持光速不變。舉個例子，即便你是無限接近光速的速度追趕一束光，這束光相對你的速度仍舊是光速。
這裏有必要強調一點，光速不變和狹義相對論的關系是，光速不變是因，狹義相對論是「果」。網絡上很多人把這種因果關系搞反了，誤認為是狹義相對論推匯出來的光速不變，其實這種認知是錯誤的。
說白了，光速不變沒有原因，起碼目前人類並不知道光速不變的原因，它本身就是 假設 ，也可以認為是公理。假設或者公理就不需要原因。也就是說，科學家其實並不知道「光速不變」的底層邏輯，只是他們發現了「光速不變」這個事實確實存在而已。
一個看起來簡單的光速，卻是我們宇宙的「 定海神針 」！
在我們的宇宙裏，萬物都在不停地運動，任何物體的運動速度都是可變的，只要選擇不同的參照系，物體的運動速度就會發生變化。但唯獨光速是特例，光速是絕對的，不管你選擇什麽樣的參照系，光速都保持恒定不變。
所以，我們也可以這樣通俗理解光速，光速就像是宇宙的一把通用的「 標準尺子 」一樣，以不變應萬變。這把「標準尺子」可以用來衡量宇宙萬物的運動規律。
而正是因為光速的這種絕對不變，才會讓不同的觀察者感受到時間和空間的改變，也就是剛開始所講的時間膨脹效應，當然還有空間的尺縮效應，這兩種效應其實是等價的，同時出現的。
光速限制和光速不變，極大地改變了我們對宇宙的觀察。
舉個例子，你用天文望遠鏡觀測10光年外的星球，看到的肯定是該星球10年前的模樣。但如果你乘坐一艘飛船，這艘飛船的速度非常接近光速，同時假設這艘飛船可以瞬間加速到非常接近光速的速度，達到這個速度的瞬間飛船還在地球上。
對於飛船裏的你來講，你看到的10光年外的星球就不再是10年前的模樣，可能是5年前，1年前，甚至1個小時之前的模樣！
為什麽會出現這種情況？為什麽明明那顆星球距離地球10光年，飛船裏的你看到的卻不是10年前的星球呢？
說白了，就是因為光速不變引起的時間膨脹和空間尺縮效應。具體來講，對於地球上的人類來講，看到你乘坐的飛船需要大約十幾年的時間（具體時間取決於飛船的速度）才能到達10光年外的星球，但是對於飛船裏的你來講就不需要那麽長時間了，可能僅需要5年甚至更短的時間就能到達那顆星球。
也就是說，你的時間「膨脹」了！
而用空間的尺縮效應就更容易理解了。在你乘坐的飛船速度到達非常接近光速的瞬間，雖然飛船仍舊在地球上，對於飛船裏的你來講，原本10光年外的星球，空間距離會瞬間變短，從10光年可能縮短為1光年，甚至有可能近在咫尺，你感覺走一步就能到達那顆星球，當然前提是飛船的速度必須無限接近光速。
時間膨脹和尺縮效應其實是等價的 ，兩者必須同時出現，因為在愛因斯坦的狹義相對論體系下，時間和空間是有機體的整體，兩者不可分割，任何把時間和空間分開討論的行為其實都是沒有意義的。
速度會引發時間膨脹，重力同樣可以，而且速度和重力引發的時間膨脹是等效的。
重力越強，時間也就越慢 。可以這樣理解重力引發的時間膨脹。根據愛因斯坦的廣義相對論，質素越大重力就越強，對時空的扭曲程度越大，越是扭曲的時空，時間就會變得越慢。
比如說黑洞，可以把時空扭曲到無限，連光也無法逃脫極度扭曲的時空，時間自然就趨於停止了。
這裏還有必要糾正一下網絡上的很多「民科」思維，所謂的「時間膨脹」，並不是說高速運動下的物體自身的時間變慢了，而是相對其他參照系時間變慢了。
舉個例子，假設你以無限接近光速的速度飛行，你的時間就趨於停止了，但並不是說你自身感受到的時間停止了，更不是說你的新陳代謝停止了，而是在外部世界看來你的時間停止了，你會看到外部世界的時間無限變快，甚至你感覺到的一秒鐘，外部世界就過去了無限久，一眨眼的功夫宇宙就走向終結了。
而你自身並不會感受到時間有任何變化，你自身的感受與在地球上的感受並沒有什麽不同。用物理學術語來講，你的「本征時間」是不變的。何為 本征時間 ？通俗理解就是裝在你口袋裏的鐘表顯示的時間。
總結
速度和重力引發的時間膨脹效應並不只是理論，早就被證實了，同時也早已廣泛套用在我們日常生活中。
最典型的例子就是衛星定位系統。由於衛星位於大約2萬公裏的高空，受到的地球重力會相對較小，因此衛星的時間就比地面時間要快一些。但同時由於衛星的速度很快，時間相對地面時間要慢一些。
綜合來看，重力對衛星的時間影響會更大，也就是說衛星上的時間會比地面時間更快，每天大約快 38微秒 （一微秒等於百萬分之一秒）。在我們日常生活中，如此短暫的時間根本不會造成任何影響，我們也感知不到，但由於衛星導航系統對精確度的要求非常高，就必須校正衛星上的時間，讓其與地面時間保持一致，否則導航系統會徹底失效！
