当你接近光速时，时间会变得有点奇怪。
想象一下，你开着一辆车在全国各地观看风景。远处的一棵树离你的车越来越近，正好从你身边经过，然后在你身后的远处再次离开。
当然，你们知道这棵树实际上并没有站起来向你们走去或离开你们。是你在车里向那棵树走去。这棵树只是在与你进行比较或相对运动——这就是我们物理学家所说的相对论。如果你有一个朋友站在树旁，他们会看到你向他们移动，速度与你看到他们向你移动的速度相同。
天文学家伽利略在1632年出版的《关于两个主要世界系统的对话》一书中首次描述了相对论原理，即宇宙在任何时候都应该以相同的方式运行，即使两个人因为一个人相对于另一个人运动而经历不同的事件。
如果你在车里，把球抛向空中，作用在球上的物理定律，如重力，应该与作用在路边观察者身上的物理规律相同。然而，当你看到球上下移动时，路边的人会看到球向他们移动或远离他们，以及上下移动。
狭义相对论与光速
阿尔伯特·爱因斯坦很久以后提出了现在被称为狭义相对论的概念，以解释一些当时没有直观解释的令人困惑的观测结果。1905年，爱因斯坦利用19世纪末许多物理学家和天文学家的工作，从两个关键要素开始，提出了他的理论：相对论和奇怪的观察，即每个观察者的光速都是一样的，没有什么能移动得更快。每个测量光速的人都会得到相同的结果，无论他们在哪里或移动的速度有多快。
假设你在车里以每小时60英里的速度行驶，而你的朋友正站在树旁。当他们以他们认为的每小时60英里的速度向你投球时，你可能会从逻辑上认为，你会观察到你的朋友和树以每小时60公里的速度朝你移动，而球以每小时120英里的速度朝着你移动。虽然这真的很接近正确的值，但实际上有点错误。
当你们中的一个或两个都接近光速时，你们加上这两个数字可能会得到的结果与真实答案之间的差异会越来越大。如果你乘坐的火箭以75%的光速移动，而你的朋友以同样的速度投球，你就看不到球以150%的光速向你移动。这是因为没有什么能比光速更快地移动——球看起来仍然以低于光速的速度向你移动。虽然这一切看起来很奇怪，但有很多实验证据支持这些观察结果。
时间膨胀与孪晶悖论
速度并不是相对于谁在进行观察而发生变化的唯一因素。相对论的另一个结果是时间膨胀的概念，即人们根据彼此移动的速度来测量不同的时间。
每个人经历的时间通常相对于他们自己而言。但移动速度较快的人比移动速度较慢的人经历的时间更少。只有当他们重新连接并比较手表时，他们才会意识到一块手表显示的时间更短，而另一块手表则显示的时间更长。
这导致了相对论最奇怪的结果之一——双胞胎悖论，即如果一对双胞胎中的一对乘坐高速火箭进入太空，他们将返回地球，发现他们的双胞胎衰老得比他们更快。需要注意的是，时间的表现“正常”，正如每个双胞胎所感知的那样（就像你现在经历的时间一样），即使他们的测量结果不一致。
你可能会想：如果双胞胎中的每一个都认为自己静止不动，而另一个则朝着自己移动，难道他们不都会认为对方衰老得更快吗？答案是否定的，因为相对于另一对双胞胎来说，他们不可能都更老。
宇宙飞船上的双胞胎不仅以特定的速度移动，参考系保持不变，而且与地球上的双胞胎相比也在加速。与相对于观察者的速度不同，加速度是绝对的。如果你踩在磅秤上，你测量的重量实际上是你因重力而产生的加速度。无论地球在太阳系中移动的速度如何，或太阳系在银河系中移动或银河系在宇宙中移动的速率如何，这种测量都保持不变。
当一对双胞胎靠近光速时，他们的手表都不会有任何奇怪的感觉——他们都和你我一样正常地体验时间。只有当他们见面并比较他们的观测结果时，他们才会看到差异——这是相对论数学完美定义的。