狭义相对论和广义相对论合在一起，推翻了经典物理学中的静态宇宙观，证明了宇宙是动态的，不断发展变化的。这个动态的主要内容就是在不同的惯性参考系，时间流逝是不一样的。导致这种时间变化的就是时间膨胀。

时间膨胀有两种:

在狭义相对论里面，速度越快，时间流逝越慢，速度时间膨胀遵循的公式表达为：t'=t/√[1-(v/c)²]

式中，t'是速度时间膨胀效应值；t是低速系观测者第一个时钟时间记录；v是第二个时钟相对第一个时钟的移动速度；c为光速。

在广义相对论中，在引力（重力）越大的环境中，时间流速越慢。引力时间膨胀遵循的公式表达为：t'=t*√(1-2GM/rc²)

式中，t'为引力时间膨胀效应值；t为低引力惯性系观测者时间流逝值；G为引力常数，取值6.67x10^-11N·m²/kg²；M为天体质量；r为天体半径；c为光速。

在这些公式里，我们可以看到都有光速“c”的身影，说明光速在时间膨胀中的关键性作用，如果没有确定光速的准确值，或者没有确定光速极限、光速不变、光速恒定这几个原则，就没有时间膨胀的精确测量。

因此我们首先了解一下什么是“光”？

为什么说光速有这么重要呢？这是因为我们人类所观测到的一切，都是依靠光，更严格意义上来说是依靠电磁波。现代物理学认为，电磁波谱整个波段都是光波，都是由光子作为媒介传递的能量。

我们人类眼睛能够看到的光叫可见光，波长在380~760nm之间，只是整个电磁波谱中很微小的一点点，电磁波谱还包含无线电波（包括长波、中波、短波、微波）、红外线、紫外线、X射线、γ射线，可见光只是夹在红外线和紫外线之间的夹缝中一点点。

除了可见光，其余的电磁波谱都是肉眼看不到的，但现在人类通过各种发射和接受设备，不但能够看到这些不可见光，还能够发射这些不可见光。

现在人类探索太空，探索我们周围的世界，探索地底下和深海，探索细菌、病毒、原子以及基本粒子等微观世界，都是依靠光（电磁波）进行的，因此没有光，人类就白长了一双眼睛，这个世界就无法辨识。

“光速”已经成为物理世界最重要的常数。

从伽利略开始，经过几百年科学家们前赴后继，经过对光的测试，人们知道了光是有速度的，而且是很快的。上世纪人们通过光的干涉效应测得了真空光速的准确值，1975年第十五届国际计量大会修改了“米”的定义，将1米定义为光在真空中1/299792458秒时间里运行的距离，从此米和光速相互印证，得到了精确定义，真空光速精确值为：c=299792458m/s，这已经成为现代物理学中一个最重要常数。

爱因斯坦在狭义相对论里面，用无法辩驳的逻辑论证，确定了光的基本属性，就是它是我们世界的物质的极限速度，任何有静质量的物体都无法达到，更无法超越光速；真空光速在任何参照系都是恒定的，光速本身也不可叠加。

光速限制和光速恒定通过洛伦兹变换得到完美的解释。

光速限制公式表达为：M=m/√[1-（v/c）^2]

其中M为物质的运动质量，m为物质的静质量，v为运动速度，c为光速。

光速恒定公式表达为：V=(V1+V2)/(1+V1xV2/C^2)

其中V为物体叠加速度，V1、V2为两个运动源速度，C为光速。

光速是我们世界的定海神针。

光速为什么会是我么世界的定海神针呢？在狭义相对论中，得到光速限制和光速恒定的推导过程非常复杂，没必要照搬过来。在这里时空通讯就来“民科”一下，谈谈自己对光速影响世界的一点体会。

宇宙的一切都在运动，而运动的顶级速度就是光速。我们所有的观测活动都是通过光源或者光的反射、衍射、折射进行，而光是有速度的，因此在速度中观测事物就可能得到不同的结果。

我们在一定的速度参考系中，由于观测目标的时间改变了，时间就会变慢了。

比如我们观测一个距离我们1光年的地方，本来只能够看到1年前的事物，但由于我们坐在一艘半光速飞船中，我们看到的那个事物就会更早的来到我们面前。根据公式计算，在低速惯性坐标系，比如地球上的人，看到这条一半光速飞船用了两年时间才到达1光年远的星球，而在飞船里的人们只感觉约用了1.73年时间，因为一半光速时间膨胀效应为1.1545倍。这样高速系里面的人感受到的时间就比慢速系观测者时间要慢。

而当速度趋于光速时，与我们接收到的事物发出的光是同时到达的，因此就会表现出空间为零时间为零的效应。我们还用前面1光年距离物体来打比：当1光年处物体的光还没有发出时，乘坐光速等速飞船的人们就到达了那里，看到它当时的样子，而不是1年前的样子。这样飞船上的人感觉没有费任何时间，而在慢性参考系中的人们观测到这艘飞船还是花了1年时间。

在引力条件下，这种时间膨胀效应与速度时间膨胀效应应该是等效的。

引力越大，对时空的扭曲越大，在扭曲的时空里，时间变慢；当引力达到光速也无法逃逸时，时空趋于停止，也就是说空间为0，时间停止。

这种停止并不是说飞船中的人似乎被定身法定住了，而是真的没花费时间，不光感觉没花时间，就连身体细胞的新陈代谢也没有动一下，是真的时间没流逝。

这种“民科思维”可能漏洞百出，仅供大家参考。但不管速度时间膨胀还是引力时间膨胀，都是以光速为关键参数的，这说明光速是人类世界最重要的一个常数，是衡量时间膨胀的最重要标准。

速度和重力时间膨胀不仅仅是理论，早已证实并广泛运用。

这里举两个简单例子：

1、科学家精确实验发现，同一种粒子的衰变在不同的速度里是不一样的，速度越快衰变越慢，这说明速度越快时间越慢，粒子的寿命越长。

2、GPS定位卫星在20000km高空运行，受到的地球重力比地表小，因此时间会相对地表要快；而卫星以每秒约4km速度运行，时间相对地表就要慢一些。虽然时间膨胀很小，但必须按照相对论上述公式进行修正，调整卫星上的原子钟跳动频率，使之与地表格林威治时间一致，这样才能够精准的进行导航。

同样，在宇宙航天探索中，都必须考虑调整时间膨胀效应，探测器才能够准确的到达目的地，并准确的完成探索任务，将资料发送回来。

就是这样，欢迎讨论，感谢阅读。

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来源: 原创