【如果有人以光速飞到宇宙中，1天后回到地球，他还能见到家人吗？】
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虽然人类的科技水平是有限的 ， 但我们可以基于想象力来进行现实无法实现的思想实验 。 包括牛顿、爱因斯坦、薛定谔在内的很多物理学家都有提出过著名的思想实验 ， 例如 ， 牛顿大炮、爱因斯坦的追光思想实验、薛定谔的猫 。
爱因斯坦曾在16岁时想象 ， 如果追上一束光 ， 他会看到什么现象？这个思想实验为他后来创立狭义相对论奠定了基础 。 本文所讨论的话题源自于爱因斯坦的狭义相对论 ， 如果一个人以光速飞到宇宙中 ， 1天后回到地球上 ， 他还能见到家人吗？地球上的时间究竟过了多久呢？
如果从生活经验出发 ， 这个问题的答案似乎很简单 ， 在宇宙飞1天返回 ， 地球上当然是过去1天 。 但事实上 ， 我们被所谓的常识蒙蔽了双眼 ， 相对论告诉我们事情没有那么简单 。
根据相对论 ， 时间在宇宙各处并不是以相同的速率在流逝 ， 宇宙中并没有一个绝对的标准时钟 。 如果比较两个速度不同的参照系时间 ， 就会发现时间流逝有快有慢 ， 时间在速度较快的参照系中放慢了 。
举例来说 ， 行驶的高铁上的时间要比地面上过得慢 。 时间具体慢多少 ， 取决于高铁的运动速度v ， 狭义相对论给出了计算公式：
上式中 ， Δt为地面上的时间 ， ΔT为高铁上的时间 ， c为真空中的光速 。
由于光速每秒将近30万公里 ， 这个速度远高于高铁 ， 使得时间膨胀效应小到可以忽略不计 。 假设高铁的运动速度为300公里/小时 ， 当一个人乘坐该高铁运动一天之后 ， 他所经历的时间比地面上的人慢了大约3.3纳秒 ， 也就是10亿分之3.3秒 。
然而 ， 当速度接近光速时 ， v/c将会接近于1 ， 这会使得时间膨胀效应变得非常明显 。 另外需要注意的是 ， 上式也意味着物体的运动速度不可能达到光速 ， 不然分母就会失去意义 。 虽然物体的速度达不到光速 ， 但我们可以讨论一下速度接近光速会怎样？
由于相对论否认了绝对时间的概念 ， 所以每当谈及时间的时候 ， 需要明确时间对应于哪个参照系 。 假设这个1天的时间是宇宙飞船参照系的时间 ， 当一个人乘坐速度为99%光速的宇宙飞船飞行1天再返回 ， 那么 ， 此时地球上的时间将会过去7天 。 对于地球上的人来说 ， 宇宙飞船是在一周前离开 ， 但飞船上的人却会认为出发时间是昨天 。
如果飞船以99.94443%光速飞行1天 ， 地球上将会过去1个月的时间 。 如果飞船以99.9996245%光速飞行1天 ， 地球上将会过去1年的时间 ， 飞船上的人过了1天 ， 地球上的人却已经长了一岁 。 随着宇宙飞船的速度越来越接近光速 ， 时间流逝速率的差异将会快速变大 ， 飞船时间过1天 ， 可以相当于地球上过100年 ， 或者一万年 ， 甚至更长的时间 。
因此 ， 乘坐宇宙飞船的人回到地球上之后 ， 能不能再见到他的家人 ， 完全取决于飞船的飞行速度 。 如果飞船的速度够快 ， 地球早已是沧海桑田 。 事实上 ， 通过这样的方法 ， 飞船能够飞到地球的未来 。
值得注意的是 ， 无论宇宙飞船飞得多快 ， 飞船上的人都不会感受到自己的时间变慢了 ， 过一天就是一天 。 但如果地球上有人通过天文望远镜来观测飞船 ， 他会发现飞船上的人行动十分缓慢 。 时间的快慢只有经过比较才会知道区别 ， 自己无法直接感受到时间变得快了还是慢了 。
这里还有一个问题 ， 都说运动是相对的 ， 飞船相对于地球快速运动 ， 也可以看成地球相对于飞船快速运动 ， 那么 ， 这是否意味着地球上的时间变慢了呢？
其实不然 。 飞船从离开地球到返回地球 ， 需要经过加速和减速 ， 这种能够真实感受到加速度的运动才是绝对的 ， 所以时间变慢的是飞船 ， 而非地球 。
在日常生活中 ， 两个速度进行叠加合成后会发生变化 。 但相对论表明 ， 光速是个例外 。 假如月球上发射出一束光 ， 无论是飞船上的观测者 ， 还是地球上的观测者 ， 他们都会测出这束光的速度为相等的光速 。
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