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如果一艘宇宙飞船以0.9999倍光速飞行100光年 ， 需要飞多长的时间？对于这个问题 ， 一个简单的答案就是 ， 1光年就是以光速飞行1年的距离 ， 以0.9999倍光速飞行100光年 ， 就需要飞大约100.01年的时间 。
实际上 ， “100.01年”这个答案确实是对的 ， 但它却不是唯一的 ， 因为根据爱因斯坦提出的《狭义相对论》 ， 时间并不是一成不变的 ， 对于乘坐这艘宇宙飞船的人来讲 ， 他们的时间其实会变慢 ， 为什么会这样呢？这就要从“光速不变原理”开始讲起 。
“光速不变原理”是爱因斯坦提出《狭义相对论》的基本出发点之一 ， 其内容可以简单地描述为 ， 不管你在哪种参考系中观察 ， 光在真空中的速度都是一个恒定的常数（即每秒钟299792458米） 。
也就是说 ， 对于真空中的一束光而言 ， 无论你处于什么运动状态 ， 迎着它运动也好 ， 背向它运动也好 ， 你观察到的这束光的速度都是每秒钟299792458米 。 那“光速不变原理”为什么会导致时间变慢呢？这可以通过一个简单的思想实验来加以说明 。
【以0.9999倍光速飞行100光年，需要飞多长的时间？】为方便讨论 ， 我们不妨将光速取一个近似值 ， 也就是每秒钟30万公里 ， 我们假设有一列长度为300米的火车 ， 以每秒钟30米的速度直线前进 ， 再假设有两个观测者 ， 其中的“观测者1”位于这列火车的尾部 ， 而“观测者2”则站在作为静止参考系的地面上 。
一切准备就绪之后 ， 如果观测者1利用发光装置从火车的尾部向火车的头部发射一束光 ， 那么根据他的观察 ， 这束光就会在0.000001秒抵达火车的头部 ， 在此期间 ， 这束光的飞行距离其实就是火车的长度 ， 也就是300米 。
不过对于站在地面上的观测者2来讲 ， 情况却有点不一样 ， 从他的角度来看 ， 在“光束从火车尾部抵达火车头部”的这个事件中 ， 这束光的飞行距离其实是300.00003米 ， 而之所以多出的0.00003米 ， 是因为在这个事件中 ， 火车还前进了一点距离 。
那么问题就来了 ， 在这个事件中 ， 观测者2经历了多少时间呢？如果按照常规的思路来分析 ， 这束光在观测者2看来应该是叠加了火车的速度 ， 也就是每秒钟30万公里再加上30米 ， 如此计算的话 ， 观测者2在此事件中同样也经历了0.000001秒的时间 。
然而根据“光速不变原理” ， 无论是位于火车上的观测者1 ， 还是站在地面上的观测者2 ， 他们所观察到的这束光的速度都是恒定的 ， 也就是说 ， 在观测者2看来 ， 这束光并不会叠加火车的运动速度 ， 依然是每秒钟30万公里 ， 所以观测者2在此事件中经历的时间 ， 其实是0.0000010000001秒 。
可以看到 ， 在上述的同一个事件之中 ， 观测者1经历了0.000001秒的时间 ， 而观测者2则经历了0.0000010000001秒 ， 而这也就意味着 ， 观测者1的时间变慢了 。
实际上 ， 这种现象就是《狭义相对论》所描述的“时间膨胀” ， 通过上述的思想实验我们可以清楚地看到 ， 速度越快 ， “时间膨胀”就会越明显 ， 具体应该如何计算呢？
其实爱因斯坦早已给出了详细的公式 ， 即：“T = t/根号下[1 - (v^2/c^2）
” ， 其中T、t、v、c可以分别代表地球上的时间、宇宙飞船的时间、宇宙飞船的速度以及真空光速 。
据此可以计算出 ， 当宇宙飞船的速度达到0.9999倍光速时 ， 时间就会膨胀大约70.71倍 ， 也就是说 ， 地球上经历了100年的时间 ， 宇宙飞船上的时间却只度过了大约1.41年 。
所以如果一艘宇宙飞船以0.9999倍光速飞行100光年 ， 那么对于地球上的观测者而言 ， 这艘宇宙飞船确实需要大约100.01年 ， 但对于乘坐这艘宇宙飞船的人来讲 ， 他们却只需要大约1.41年的时间 。
值得一提的是 ， 尽管“时间膨胀”令人很难接受 ， 但在过去的日子里 ， 科学家已经在实验中对其进行了多次验证 ， 例如“飞行钟实验”、“μ-介子实验”等等 。 因此可以说 ， 这种现象是客观存在的 ， 或许在不太遥远的未来 ， 人类可以利用这种现象大幅缩短在星际航行时所需的时间 ， 从而进入浩瀚的星辰大海 。
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