光速和时间什么关系，为什么说接近光速时间就会变慢？
关于光速与时间的关系，这其实涉及到爱因斯坦的狭义相对论，一个颠覆了我们对时间和空间传统认知的伟大理论。简单来说，光速是宇宙中最快的速度，而我们之所以说接近光速时间会变慢，是因为时间本身并不是一个固定不变的背景，而是与运动状态紧密相连的。
光速：宇宙的终极速度
首先，我们需要理解光速的特殊性。在我们的日常经验中，速度是可以叠加的。比如，你在火车上向前走，你的相对于地面速度就是火车的速度加上你在火车上的速度。但光不是这样。无论你是在静止的地面对着你飞行的光测量速度，还是在以极高速度追逐光，你测得的光速永远是同一个数值，大约是每秒 299,792,458 米。这个恒定不变的光速，是狭义相对论的基石。
时间：不是绝对的“滴答”，而是相对的“流动”
在爱因斯坦之前，我们普遍认为时间是绝对的，就像一个看不见的、匀速前进的钟表，无论你在哪里，无论你做什么，它都以相同的速率“滴答”作响。然而，狭义相对论告诉我们，事实并非如此。时间是相对的，它的流逝速度会受到观察者运动状态的影响。
狭义相对论的核心：时间膨胀
那么，为什么接近光速时间会变慢呢？这被称为“时间膨胀”（Time Dilation）。要理解这一点，我们可以借助一个著名的思想实验，叫做“光钟”实验。
想象一个简单的时钟：它由两块平行放置的镜子组成，中间有一个光子在它们之间来回反射。每一次光子从一块镜子反射到另一块镜子，就代表一个“滴答”。
静止的光钟： 如果这个光钟是静止的，光子在两块镜子之间垂直上下运动。光子走过的路程是镜子之间的距离（我们设为 L），时间是光子往返一次的时间（我们设为 t）。根据光速不变原理，光子在镜子间的速度始终是 c，所以 t = 2L / c。
运动的光钟： 现在，我们让这个光钟以一个非常高的速度 v（远小于光速 c）相对于一个静止的观察者（我们）移动。
对于我们来说，这个移动的光钟，光子就不再是简单地垂直上下运动了。因为光钟在移动，光子需要沿着一个斜向的路径来回反射，才能在镜子之间传递。
请注意，根据狭义相对论，光子在任何惯性参考系中的速度都是 c，这是不变的。
我们作为静止的观察者，看到光子在移动的光钟里，走的是一个“之”字形的路径，而且这个路径明显比静止光钟里光子走的垂直路径要长。
因为光速 c 是恒定的，而光子在移动光钟中走过的路程变长了，那么光子从一块镜子反射到另一块镜子所需的时间（也就是我们看到的“滴答”时间 t'）必然会比静止光钟的“滴答”时间 t 要长。
也就是说，在运动的光钟里，每一次“滴答”都花费了更长的时间。对于我们来说，这个运动的光钟就显得“变慢”了。
数学上的解释（稍微深入一点）
我们可以用毕达哥拉斯定理来量化这个时间膨胀。
假设移动的光钟以速度 v 水平移动。当光子从底镜反射到顶镜时，光钟本身已经移动了一段距离。
设镜子之间的距离为 L。
设静止光钟中光子往返一次的时间为 t。所以，光子在静止时走过的总路程是 2L，并且 2L = ct。
设在运动光钟中，光子从底镜到顶镜所需的时间为 Δt'。
在这段时间 Δt' 内，光钟水平移动了距离 vΔt'。
在同一时间 Δt' 内，光子在镜子之间反射，它的速度是 c，但它同时也在跟着光钟向前移动。因此，光子走的实际路程是一个斜边，这个斜边的长度是 cΔt'。
根据运动的光钟，我们可以想象一个直角三角形：
一条直角边是镜子间的距离 L。
另一条直角边是光钟在 Δt' 时间内移动的距离 vΔt'。
斜边是光子实际走过的路程 cΔt'。
根据毕达哥拉斯定理： L² + (vΔt')² = (cΔt')²
我们知道 L = ct / 2，所以 L² = (ct / 2)² = c²t² / 4。
将 L² 代入上面的方程：
(c²t² / 4) + (vΔt')² = (cΔt')²
整理一下，解出 Δt'：
c²t² / 4 = (c² v²) (Δt')²
(Δt')² = (c²t² / 4) / (c² v²)
(Δt')² = t² / (4(1 v²/c²))
所以，Δt' = t / (2√(1 v²/c²))
这里的 t 是静止光钟的“滴答”时间。我们看到，对于运动中的光钟，我们测得的“滴答”时间 Δt' 是 t 乘以一个系数 1 / √(1 v²/c²)。
这个系数 1 / √(1 v²/c²) 被称为洛伦兹因子（Lorentz factor），通常用希腊字母 gamma (γ) 表示：
γ = 1 / √(1 v²/c²)
由于 v 总是小于 c，v²/c² 总是小于 1，所以 √(1 v²/c²) 总是小于 1。因此，γ 总是大于 1。
这意味着 Δt' > t。换句话说，运动中的光钟，“滴答”一次所需的时间（Δt'）比静止时的“滴答”时间（t）要长。
结论：速度越快，时间越慢
从 γ = 1 / √(1 v²/c²) 这个公式可以看出：
当 v 接近于 0 时 (v << c)： v²/c² 趋近于 0，γ 趋近于 1，Δt' ≈ t。这时，时间流逝的速度与静止时几乎没有区别，这就是我们日常经验的体现。
当 v 逐渐增大时： v²/c² 增大，(1 v²/c²) 减小，√(1 v²/c²) 减小，γ 增大。因此，Δt' 明显大于 t，时间膨胀效应越来越显著。
当 v 趋近于 c 时： v²/c² 趋近于 1，(1 v²/c²) 趋近于 0，√(1 v²/c²) 趋近于 0。此时，γ 趋近于无穷大，Δt' 趋近于无穷大。这意味着，如果一个物体能够达到光速，对于外部观察者来说，它的时间将完全停止。
重要的提示
1. 相对性： 时间膨胀是相对的。对于运动中的观察者来说，他们自己感觉到的时间流逝是正常的，反而是静止的观察者感觉到的时间变慢了。
2. 实验验证： 时间膨胀并非理论上的虚构。它已经被大量的实验所证实，例如：
粒子加速器： 在粒子加速器中，寿命极短的粒子（如 μ 子）在接近光速运动时，它们的平均寿命会比静止时延长很多，这与理论预测完全一致。
GPS 系统： 运行在轨道上的 GPS 卫星以相当高的速度运行，并且由于它们离地球的引力中心较远，也存在引力引起的时间变化（虽然这是广义相对论的范畴，但狭义相对论的时间膨胀也是其中一个影响因素）。如果不对这些时间效应进行修正，GPS 系统将无法准确工作。
总结
光速是宇宙速度的极限，而时间并不是独立于运动存在的绝对尺度。狭义相对论揭示了时间和空间是相互关联的，它们共同构成了一个被称为“时空”的整体。当物体运动速度越快，尤其当速度接近光速时，其内部的时间流逝相对于静止的观察者就会变慢，这就是时间膨胀。这并不是什么奇特的现象，而是时空本身的属性使然。我们的感知可能会觉得违反直觉，但科学的实验已经一次又一次地证明了它的真实性。
光速：宇宙的终极速度
首先，我们需要理解光速的特殊性。在我们的日常经验中，速度是可以叠加的。比如，你在火车上向前走，你的相对于地面速度就是火车的速度加上你在火车上的速度。但光不是这样。无论你是在静止的地面对着你飞行的光测量速度，还是在以极高速度追逐光，你测得的光速永远是同一个数值，大约是每秒 299,792,458 米。这个恒定不变的光速，是狭义相对论的基石。
时间：不是绝对的“滴答”，而是相对的“流动”
在爱因斯坦之前，我们普遍认为时间是绝对的，就像一个看不见的、匀速前进的钟表，无论你在哪里，无论你做什么，它都以相同的速率“滴答”作响。然而，狭义相对论告诉我们，事实并非如此。时间是相对的，它的流逝速度会受到观察者运动状态的影响。
狭义相对论的核心：时间膨胀
那么，为什么接近光速时间会变慢呢？这被称为“时间膨胀”（Time Dilation）。要理解这一点，我们可以借助一个著名的思想实验，叫做“光钟”实验。
想象一个简单的时钟：它由两块平行放置的镜子组成，中间有一个光子在它们之间来回反射。每一次光子从一块镜子反射到另一块镜子，就代表一个“滴答”。
静止的光钟： 如果这个光钟是静止的，光子在两块镜子之间垂直上下运动。光子走过的路程是镜子之间的距离（我们设为 L），时间是光子往返一次的时间（我们设为 t）。根据光速不变原理，光子在镜子间的速度始终是 c，所以 t = 2L / c。
运动的光钟： 现在，我们让这个光钟以一个非常高的速度 v（远小于光速 c）相对于一个静止的观察者（我们）移动。
对于我们来说，这个移动的光钟，光子就不再是简单地垂直上下运动了。因为光钟在移动，光子需要沿着一个斜向的路径来回反射，才能在镜子之间传递。
请注意，根据狭义相对论，光子在任何惯性参考系中的速度都是 c，这是不变的。
我们作为静止的观察者，看到光子在移动的光钟里，走的是一个“之”字形的路径，而且这个路径明显比静止光钟里光子走的垂直路径要长。
因为光速 c 是恒定的，而光子在移动光钟中走过的路程变长了，那么光子从一块镜子反射到另一块镜子所需的时间（也就是我们看到的“滴答”时间 t'）必然会比静止光钟的“滴答”时间 t 要长。
也就是说，在运动的光钟里，每一次“滴答”都花费了更长的时间。对于我们来说，这个运动的光钟就显得“变慢”了。
数学上的解释（稍微深入一点）
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设在运动光钟中，光子从底镜到顶镜所需的时间为 Δt'。
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在同一时间 Δt' 内，光子在镜子之间反射，它的速度是 c，但它同时也在跟着光钟向前移动。因此，光子走的实际路程是一个斜边，这个斜边的长度是 cΔt'。
根据运动的光钟，我们可以想象一个直角三角形：
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另一条直角边是光钟在 Δt' 时间内移动的距离 vΔt'。
斜边是光子实际走过的路程 cΔt'。
根据毕达哥拉斯定理： L² + (vΔt')² = (cΔt')²
我们知道 L = ct / 2，所以 L² = (ct / 2)² = c²t² / 4。
将 L² 代入上面的方程：
(c²t² / 4) + (vΔt')² = (cΔt')²
整理一下，解出 Δt'：
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(Δt')² = t² / (4(1 v²/c²))
所以，Δt' = t / (2√(1 v²/c²))
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这个系数 1 / √(1 v²/c²) 被称为洛伦兹因子（Lorentz factor），通常用希腊字母 gamma (γ) 表示：
γ = 1 / √(1 v²/c²)
由于 v 总是小于 c，v²/c² 总是小于 1，所以 √(1 v²/c²) 总是小于 1。因此，γ 总是大于 1。
这意味着 Δt' > t。换句话说，运动中的光钟，“滴答”一次所需的时间（Δt'）比静止时的“滴答”时间（t）要长。
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当 v 接近于 0 时 (v << c)： v²/c² 趋近于 0，γ 趋近于 1，Δt' ≈ t。这时，时间流逝的速度与静止时几乎没有区别，这就是我们日常经验的体现。
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1. 相对性： 时间膨胀是相对的。对于运动中的观察者来说，他们自己感觉到的时间流逝是正常的，反而是静止的观察者感觉到的时间变慢了。
2. 实验验证： 时间膨胀并非理论上的虚构。它已经被大量的实验所证实，例如：
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GPS 系统： 运行在轨道上的 GPS 卫星以相当高的速度运行，并且由于它们离地球的引力中心较远，也存在引力引起的时间变化（虽然这是广义相对论的范畴，但狭义相对论的时间膨胀也是其中一个影响因素）。如果不对这些时间效应进行修正，GPS 系统将无法准确工作。
总结
光速是宇宙速度的极限，而时间并不是独立于运动存在的绝对尺度。狭义相对论揭示了时间和空间是相互关联的，它们共同构成了一个被称为“时空”的整体。当物体运动速度越快，尤其当速度接近光速时，其内部的时间流逝相对于静止的观察者就会变慢，这就是时间膨胀。这并不是什么奇特的现象，而是时空本身的属性使然。我们的感知可能会觉得违反直觉，但科学的实验已经一次又一次地证明了它的真实性。
网友意见
个人认为这是种错觉。
时间不可倒流，时间代表的是系统的状态，而不是其他；而光速是目前已知的最快速度。超越光速没有任何事物能够做到，起码在目前的观察范围内，但逼近光速却有的做到了，很多人认为后者验证了爱因斯坦的相对论，既越接近光速，时间好像变慢了，时空发生了弯曲。但是事实上，即使一个微小的粒子身上发生了类似时间变慢的现象，它所处的外部世界也不可遮挽且正常地前进着，所谓的“时间变慢”，只是观察者们以自己的常识去定义的一种速度变缓的错觉，你可以理解为摄像机下的慢动作，呈现速度变缓了而已。
珍惜当下吧，充实生活，拉长时间被感受的尺度。
光速是宇宙一切物理现象、定律、一切场、信息、粒子、因果律等所有的一切最高传遍速度。
如果宇宙是一副超级多米诺骨牌，光速就是骨牌倒塌的速度。
没有任何东西在宇宙中能超过光速。
一个对象（Object）离开观察者的速度越快，从观察者角度来说，观察者为中心的一切物理效应对Object的影响都会发生延迟——从观察者的角度来说，这个Object的“时间”变慢了。这个时间变慢是相对的，仅仅对观察者才有意义。而对于接近光速的Object本身，它的时间相对是不变的。
如果一艘宇宙飞船达到了光速，那么他们无论旅行到宇宙任何角落，光速飞船上的人都会感觉到一瞬间就达到了目的地。这是一个BUG，实际上不可能达到光速的。
有兴趣的可以了解下，“双生儿佯谬”。
1971年，美国海军天文台把四台铯原子钟装上飞机从华盛顿出发，分别向东和向西作环球飞行。结果发现，向东飞行的铯钟与停放在该天文台的铯钟之间读数相差59纳秒，向西飞行时，这一差值为273纳秒。虽然在这次试验中没有扣除地球引力所造成的影响，但测量结果表明，“双生儿佯谬”是确实存在的。
这个实验清楚的告诉我们，高速物体时间会发生什么变化，是相对的，与高速物体相对于观察者的速度方向都有关系。
实际情况很复杂，但是简单来说有点像多普勒效益：
物体远离观察者，观察者听到声波频率会降低。就跟慢放声音一样。物体高速接近观察者，观察者听到声波音频会提高，就跟快放声音一样。
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