鐘慢效應
愛因斯坦的狹義相對論於 1905 年發展起來，為勻速直線運動的物體建立了空間和時間之間的關係。簡而言之，在物體接近光速的狀態下，它的質量向無窮大移動，最終阻止它超過光的傳播速度。
兩個時鐘所測量的時間的差異取決於所述時鐘上的時間演變的情況。
當一個物體達到相對論速度時，或者換句話說，速度足夠高，觀察者會看到第二個時鐘的滴答聲比他自己的參考系的時鐘慢。
時間膨脹有兩個不同的原因，第一個是速度時間膨脹，第二個是引力時間膨脹。
速度時間膨脹
在時鐘相對於彼此具有速度的情況下，如果我們將其中一個系統限制為慣性參考系，在其上施加零淨力，則任何時鐘在初始參考系中的移動速度都比靜止的快, 比參考時鐘慢。隨著速度差距越來越大，兩個系統之間的時間膨脹變得越來越大。
實際上，當物體的速度接近光速時，它的時間速率接近於零。然而，當無質量粒子以光速運動時，它們的質量根據定義保持不變且為零，這意味著它們因此不受時間流逝的影響。
速度時間膨脹的實驗確認
為了證實這些推測，物理學家進行了一項實驗，比較兩個以相對速度運動的時鐘：一個靜止，一個勻速運動。
這是使用實驗儲存環實現的，它是德國 GSI 亥姆霍茲重離子研究中心的圓形粒子加速器。他們將時鐘的滴答聲設置為鋰離子內不同能級之間的電子躍遷。它們將一部分加速到光速的三分之一，同時保持另一部分靜止。這些躍遷的頻率被視為根據離子的速度而有所不同，從而適應其內部時鐘。
此外，利用 GPS 衛星，時間膨脹現在也已在實踐中得到證實。
今天的技術嚴重限制了我們在速度時間膨脹方面的體驗。然而，進入國際空間站足夠長時間的宇航員仍然會受到微小但可量化的時間膨脹。當它們以高達每秒 7700 米的速度行進時，在那裡度過一年的人都會比留在地球上的普通人年輕 0.01 秒。
引力時間膨脹
天上一天，地上十年
如果兩個時鐘現在位於被引力勢差隔開的兩個位置，就會發生同樣的現象。時間差是由於兩個觀察者或系統位於不同質量的引力體旁邊，或者與單個引力源的距離不相等。因此，靠近大質量物體（低引力勢）的時鐘會比距離較遠（大引力勢）的時鐘執行得慢。
引力時間膨脹的實驗確認
引力時間膨脹的推測已經透過在兩個原子鐘（一種基於電子躍遷頻率的極其精確的計時裝置）之間建立高度和引力勢的簡單差異而得到證實。正如預期的那樣，此過程的結果是經過的時間略有不同。然而，當實驗在地球範圍內時，結果仍然可以忽略不計，因為需要更大的距離才能觀察到更大的差異。
與狹義相對論的假設相結合，解釋了黑洞中的時間概念。如前所述，當一個物體接近黑洞時，理論上奇點處的質量為無限大，引力變得越來越強。因此，奇點處的時間差可以用奇點處的引力勢幾乎為零這一事實來解釋。然而，由於任何外部觀察者都無法察覺發生在事件視界之外的現象，這些預測仍然是理論上的。
狹義相對論效應中的物理
光速在所有參考系中都相同的事實導致移動時鐘執行緩慢。這意味著如果兩個事件發生在同一個地方，例如時鐘的滴答聲，移動的觀察者將測量事件之間的時間更長。靜止觀測者t0測得的時間與速度為v的觀測者測得的時間t的關係為:
這個結果可以從兩個基本假設中得到，考慮一個光鍾，這個假想的時鐘工作原理是，每次有光脈衝反射回下方的鏡子時，就發出滴答聲，如下所示。
固定時鐘兩次滴答之間的時間間隔為：
同一個時鐘，它以速度v執行。
兩次滴答聲之間的時間再次由紅色脈衝行進的距離除以c 給出。
根據h、v和c對t的上述方程求解 得到
因此，移動的觀察者得到更長的時間。
