根据相对论，时间与空间都不是绝对的，观察者在不同的相对速度或不同时空中的测量点，所测量到时间的流逝速度是不同的。一个在做运动的时钟比另一个静止的时钟的时间要走得慢。在相对论看来，任何移动都能改变时间，速度越快，时间改变的效果越明显。如果我们以接近或达到光速的速度运动的时候，时间就会很慢或静止。而当一个人乘坐运动速度超过了光速的飞船去旅行，还可以让时光倒流，回到从前。不过相对论又指出：光速是运动速度的极限。这就几乎否定了所有有关时间倒流想法的可能性。关于这一点，在上一章中已经说明，利用空间磁场、避开运动过程的隔空传输，是可以实现超越光速的。
相对运动的物体比一个静止物体的时间要走得慢，已被精确的物理实验所证实。例如，由于相对论的时间膨胀效应，当不稳定粒子作高速运动时，观测到的粒子的寿命要比它静止时长，并且寿命的长短与它的运动速度有关。在粒子物理中，粒子的寿命是指它静止时的寿命。同样，相对论的时间膨胀效应也适合于人体。运用相应的公式，可以计算出一个人乘飞机旅行，每一秒就可以多赢得15×10-14秒；时间确实很短，即使是在整整一年里不间断地飞行，时间才会慢约5微秒。可以想象在通常情况下，每天以我们所能达到的最快的速度旅行，一生也比不旅行的人年轻不了多少。
相对论诞生初期，曾有质疑相对论的人提出了一个有趣的疑难问题——双生子佯谬。有一对双胞胎兄弟，一个乘宇宙飞船作长程太空旅行，而另一个则留在地球上。当旅行者回到地球后，以相对论的观点来看，旅行者要比留在地球的兄弟更年轻。如果飞船加速到接近光速，然后再返回，旅行者将比他的兄弟要年轻许多，他在地球的兄弟可能已是垂暮老人，而他自己还很年轻。
然而，对于乘坐太空飞船的旅行者来说，他在飞船上是静止不动的，他看到的是他的兄弟相对于自己在极短的时间内朝相反的方向运动，从他的角度分析得到的是一个完全不同的结果，由于他的兄弟相对于自己在快速运动，所以当他们重逢时，他的兄弟要比自己年轻。这样，不同的观察者就得出了相互矛盾的结果。双生兄弟中的每一个人都认为对方相对于自己运动，因此由于时间膨胀效应，每一个人都认为对方应该比自己年轻。狭义相对论指出所有观察者都有同等意义，没有任何一个参考系是会获得优待的。因此旅行者会预期回到地球后会看见比他更年轻的双生兄弟，但这就与他兄弟的想法恰好相反。
两个作相对运动的双胞胎兄弟，究竟是谁比谁老、谁比谁年轻呢？
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