自從愛因斯坦創(chuàng)立相對論之后，我們的時空觀徹底發(fā)生了改變。以光速不變?yōu)榛A(chǔ)，時間和空間再也不是絕對的概念，而是與參照系的選擇有關(guān)。對于不同參照系中的觀測者，他們對時空的感知并不相同，尤其是在趨于光速的情況下。

與相對靜止的參照系相比，運動速度越接近光速的參照系，時間過得越慢，空間越發(fā)收縮，這就是尺縮鐘慢效應(yīng)，具體公式如下：

其中ΔT和L分別表示運動參照系的時間和距離，Δt和l分別表示相對靜止參照系對應(yīng)的時間和距離，c表示真空中的光速。

從公式中可以看到，當速度趨于光速時，ΔT和L都趨于零。也就是說，在接近光速的情況下，時間幾乎完全停滯，空間幾乎完全收縮。

舉個例子，現(xiàn)在的北極星（勾陳一）距離地球大約400光年，一艘從地球上出發(fā)的宇宙飛船以光速的99.9996875%飛向北極星。在地球上的觀測者看來，宇宙飛船需要大約400年的時間才會飛抵北極星。然而，根據(jù)上式計算可知，在宇宙飛船上的觀測者看來，從地球飛到北極星只要1年的時間，地球和北極星之間的距離大約只有1光年，尺縮鐘慢效應(yīng)十分顯著。

倘若宇宙飛船飛到北極星之后，馬上再以相同的速度飛回地球。當飛船抵達地球時，地球上的時間早已經(jīng)是800年之后。然而，飛船上的時間才過了兩年，飛船上的觀測者會認為他們是在兩年前離開地球。

如果宇宙飛船的速度更加接近光速，飛船上的觀測者可能只需1天就能抵達北極星，地球和北極星之間的距離僅為1光天。如果宇宙飛船的速度無限趨于光速，無論去往何方，哪怕是數(shù)百億光年外的遙遠宇宙，飛船上的觀測者都覺得只是一瞬間就會到達，因為距離收縮到趨于零。

不過，上述討論忽略了一個很重要的問題，沒有考慮到加速度（a）。如果宇宙飛船在極短時間內(nèi)加速到亞光速，人類不可能承受住如此高的加速度。

在理想情況下，持續(xù)1g的加速運動是最佳選擇——先以1g加速度航行前半程，再以1g減速度航行后半程。這樣可以模擬出地球上的重力，使人類可以承受住漫長的太空之旅，并且也會有顯著的時間膨脹效應(yīng)。要知道，長期處于失重或者超重的環(huán)境對于人類身體是不利的。根據(jù)勻加速運動的相對論公式可得：

由此可以算出，宇宙飛船上的觀測者會測出，他們從地球飛到北極星需要大約年的時間11.7年。再根據(jù)如下的公式：

可以算出，地球上的觀測者會測出，飛船的飛行時間約為401.9年。另外，根據(jù)下式：

還能計算出，宇宙飛船在半程加速到的最快速度（vmax）為光速的99.998839%，并非是經(jīng)典力學(xué)中所算出來的超光速。我們不能用地球參照系的距離除以飛船參照系的時間，得出超光速的結(jié)論。在計算時，時間和距離需要選擇相同的參照系。