钟慢效应天上一天，地上一年

　　钟慢效应
　　爱因斯坦的狭义相对论于 1905 年发展起来，为匀速直线运动的物体建立了空间和时间之间的关系。简而言之，在物体接近光速的状态下，它的质量向无穷大移动，最终阻止它超过光的传播速度。
　　两个时钟所测量的时间的差异取决于所述时钟上的时间演变的情况。
　　当一个物体达到相对论速度时，或者换句话说，速度足够高，观察者会看到第二个时钟的滴答声比他自己的参考系的时钟慢。
　　时间膨胀有两个不同的原因，第一个是速度时间膨胀，第二个是引力时间膨胀。 速度时间膨胀
　　在时钟相对于彼此具有速度的情况下，如果我们将其中一个系统限制为惯性参考系，在其上施加零净力，则任何时钟在初始参考系中的移动速度都比静止的快, 比参考时钟慢。随着速度差距越来越大，两个系统之间的时间膨胀变得越来越大。
　　实际上，当物体的速度接近光速时，它的时间速率接近于零。然而，当无质量粒子以光速运动时，它们的质量根据定义保持不变且为零，这意味着它们因此不受时间流逝的影响。 速度时间膨胀的实验确认
　　为了证实这些推测，物理学家进行了一项实验，比较两个以相对速度运动的时钟：一个静止，一个匀速运动。
　　这是使用实验存储环实现的，它是德国 GSI 亥姆霍兹重离子研究中心的圆形粒子加速器。他们将时钟的滴答声设 置为锂离子内不同能级之间的电子跃迁。它们将一部分加速到光速的三分之一，同时保持另一部分静止。这些跃迁的频率被视为根据离子的速度而有所不同，从而适应其内部时钟。
　　此外，利用 GPS 卫星，时间膨胀现在也已在实践中得到证实。
　　今天的技术严重限制了我们在速度时间膨胀方面的体验。然而，进入国际空间站足够长时间的宇航员仍然会受到微小但可量化的时间膨胀。当它们以高达每秒 7700 米的速度行进时，在那里度过一年的人都会比留在地球上的普通人年轻 0.01 秒。 引力时间膨胀
　　天上一天，地上十年
　　如果两个时钟现在位于被引力势差隔开的两个位置，就会发生同样的现象。时间差是由于两个观察者或系统位于不同质量的引力体旁边，或者与单个引力源的距离不相等。因此，靠近大质量物体（低引力势）的时钟会比距离较远（大引力势）的时钟运行得慢。
　　引力时间膨胀的实验确认
　　引力时间膨胀的推测已经通过在两个原子钟（一种基于电子跃迁频率的极其精确的计时装置）之间建立高度和引力势的简单差异而得到证实。正如预期的那样，此过程的结果是经过的时间略有不同。然而，当实验在地球范围内时，结果仍然可以忽略不计，因为需要更大的距离才能观察到更大的差异。
　　与狭义相对论的假设相结合，解释了黑洞中的时间概念。如前所述，当一个物体接近黑洞时，理论上奇点处的质量为无限大，引力变得越来越强。因此，奇点处的时间差可以用奇点处的引力势几乎为零这一事实来解释。然而，由于任何外部观察者都无法察觉发生在事件视界之外的现象，这些预测仍然是理论上的。
　　狭义相对论效应中的物理
　　光速在所有参考系中都相同的事实导致移动时钟运行缓慢。这意味着如果两个事件发生在同一个地方，例如时钟的滴答声，移动的观察者将测量事件之间的时间更长。静止观测者t0测得的时间与速度为v的观测者测得的时间t的关系为:
　　这个结果可以从两个基本假设中得到，考虑一个光钟，这个假想的时钟工作原理是，每次有光脉冲反射回下方的镜子时，就发出滴答声，如下所示。
　　固定时钟两次滴答之间的时间间隔为：
　　同一个时钟，它以速度v运行。
　　两次滴答声之间的时间再次由红色脉冲行进的距离除以 c 给出 。
　　根据 h 、 v 和 c 对 t 的上述方程求解 得到
　　因此，移动的观察者得到更长的时间。