太陽系誕生初期，當時太陽系一片混亂，太陽誕生以后吸收了周圍大量的物質(zhì)，所以太陽的質(zhì)量占到了太陽系總質(zhì)量的百分之99.86，剩下的八大行星和其它物質(zhì)占到了太陽系總質(zhì)量的百分之0.14，從占比上我們就能夠看出太陽的質(zhì)量非常大，在太陽系的八大行星當中，地球是唯一一顆誕生了生命的星球，生命的出現(xiàn)給地球增添了很多色彩，尤其是人類出現(xiàn)以后，解開了地球上很多的奧秘，人類作為地球上的智慧生命，一直都在努力的提升我們的速度，從古代的步行，到后來的馬車，再到現(xiàn)在的汽車、輪船、飛機等等，人類的速度在不斷的加快。

現(xiàn)在人類用于發(fā)射人造地球衛(wèi)星的火箭，速度大約是每秒7.9千米，這樣才能夠克服地球引力將衛(wèi)星送入軌道，目前人類發(fā)射的最快的探測器是帕克太陽探測器，它的最快速度能夠達到每秒180公里，這個速度對于人類來說已經(jīng)非常快了，不過即便如此，它想要飛出太陽系也是不可能的，根據(jù)科學家的研究得出，人類想要飛出太陽系，至少需要上萬年的時間，這個時間對于人類來說太過于漫長，所以人類必須找到更快的飛行方式才行，目前人類已知宇宙中最快的速度就是光速，光速大約是每秒30萬公里，這個速度對于人類來說，簡直就是天文數(shù)字，看到這里，可能很多人會產(chǎn)生一個疑問，就是光速這么快，我們是如何計算出來的？

在17世紀之前，人類普遍認為光速是無限的，當時伽利略提出了質(zhì)疑，他設(shè)計了著名的燈籠實驗：讓兩人分別站在相距較遠的兩座山上，同時點亮燈籠并計時，試圖通過光信號傳遞的時間差來測量光速，不過由于當時的方法不夠先進，所以實驗最終并沒有成功，后來到了1849年，法國物理學家菲索利用齒輪和反射鏡設(shè)計出旋轉(zhuǎn)齒輪法。實驗原理為：光源發(fā)出的光通過齒輪的齒縫照射到遠處的反射鏡，再反射回觀測點。當齒輪靜止時，光線沿原路返回；當齒輪旋轉(zhuǎn)時，若轉(zhuǎn)速達到某一值，光線返回時齒縫位置已轉(zhuǎn)動，光線被齒輪擋住，觀測者看不到反射光。通過計算齒輪轉(zhuǎn)速、齒數(shù)和觀測距離，可推導出光速。菲索的實驗首次成功測量出光速約為31.5萬公里/秒，雖與現(xiàn)代值有誤差，但奠定了機械法測量光速的基礎(chǔ)。

1851年，法國科學家傅科對菲索的方法進行了改進，用旋轉(zhuǎn)鏡代替齒輪。他將光源發(fā)出的光照射到高速旋轉(zhuǎn)的八面鏡上，經(jīng)反射鏡投射到遠處的平面鏡，再反射回八面鏡。通過調(diào)整平面鏡的位置和八面鏡的轉(zhuǎn)速，使返回的光線在八面鏡旋轉(zhuǎn)一周后恰好被觀測到。這種方法避免了齒輪間隙的誤差，測得光速更精確，約為29.98萬公里/秒，接近現(xiàn)代公認值。對于人類來說，光速早已經(jīng)超越了日常的經(jīng)驗范圍，我們無法用肉眼來感知光速，因為光速傳播的速度足以讓任何物體在瞬間消失，比如說從地球到月球的距離大約是38萬公里，光僅需要1.28秒就能夠到達，這種速度讓人類在觀察宇宙的時候，看到的都是它們過去的樣子。

光速不僅是速度的極限，更是宇宙法則的基石。愛因斯坦的相對論揭示，光速是宇宙中不可逾越的屏障。當物體接近光速時，時間會變慢，空間會被壓縮。既然如此，那么當一個人乘坐光速飛船離開地球，一分鐘以后，他再回到地球，他還能夠看到他的家人嗎？想要解開這個奧秘，我們就必須對時間足夠了解，對于普通人來說，時間是生活中最熟悉不過的基礎(chǔ)，它是衡量生活節(jié)奏的標尺，是記錄經(jīng)歷的載體，我們通過時間能夠感受季節(jié)的變化，著名的物理學家牛頓就曾經(jīng)對時間做出過解釋，他認為時間是一個絕對的、均勻的、獨立的存在，簡單來說就是，在牛頓力學中，時間對于所有的人和物體都是一樣的，不管它們在哪里，在什么狀態(tài)下都是一樣的。

在牛頓力學中，如果你在地球上用一個鐘表測量一小時，那么在月球上用另一個鐘表測量一小時，結(jié)果應(yīng)該是一樣的；如果你在靜止狀態(tài)下用一個鐘表測量一小時，那么在高速運動狀態(tài)下用另一個鐘表測量一小時，結(jié)果也應(yīng)該是一樣的。不過著名的物理學家愛因斯坦的相對論顛覆了絕對時間的概念，揭示時間與空間并非獨立存在，而是構(gòu)成時空連續(xù)體的經(jīng)緯。高速運動的物體時間會變慢，強引力場中的時間流速也會改變。愛因斯坦發(fā)現(xiàn)，不同運動狀態(tài)下的觀測者，會對同一個事件的發(fā)生的時間和地點有不同的判斷，這就是所謂的時間延緩和長度收縮，時間延緩指的是，運動會使得時間變慢，長度收縮指的是，運動會使長度變短，這些現(xiàn)象都是基于一個重要的假設(shè)，那就是光速不變原理。

在愛因斯坦的狹義相對論中指出，當物體接近光速運動時，時間就會變得很慢，假如有一列勻速行駛的火車，車廂正中間有一盞燈，在火車上的觀測者看來，按下開關(guān)以后，燈光會同時到達車廂的前壁和后壁，但是在地面上的觀測者來看，燈光發(fā)出以后，火車依然在前進，前壁在遠離燈光，后壁在靠近燈光，由于光速不變，地面觀測者會看到，燈光先到達后壁，后到達前壁，這個實驗說明，“同時”的定義取決于觀測者的運動狀態(tài)，而時間的流逝，本質(zhì)上就是事件發(fā)生的先后順序的累積。因此時間的快慢也必然會隨著運動狀態(tài)而變化。除此之外，科學家還專門做了其它實驗來證明愛因斯坦的理論是正確的。

1971年，美國科學家哈費勒和基廷進行了一項著名的原子鐘環(huán)球飛行實驗。他們將四臺銫原子鐘分別放在兩架飛機上，一架飛機向東飛行，另一架飛機向西飛行，繞地球一周后，與地面上的原子鐘進行比較。由于飛機的運動速度不同，根據(jù)狹義相對論的預測，飛機上的原子鐘與地面上的原子鐘應(yīng)該會出現(xiàn)時間差。實驗結(jié)果表明，飛機上的原子鐘與地面上的原子鐘確實存在時間差，而且時間差的大小與狹義相對論的預言完全一致。這一實驗直接驗證了狹義相對論的時間膨脹效應(yīng)，讓人們對時間的相對性有了更直觀的認識。除了速度的影響之外，重力也能夠?qū)е聲r間的流逝發(fā)生變化，愛因斯坦認為，重力并不是一種力，而是一種時空彎曲的表象，時空是一個由時間和空間組成的四維結(jié)構(gòu)。

我們可以把它們想象成一個有彈性的薄膜，每一個天體都依附在這張薄膜上面，天體會對時空產(chǎn)生一種叫做引力場的影響，而重力就會影響時間的流逝，因為時空是一個整體，如果空間被彎曲了，那么時間也會被彎曲，這就意味著，在不同的引力場中，時間的流逝速度也是不一樣的，在強引力場中，時間的流逝就會變得很慢，在弱引力場中，時間的流逝就會變得快。在宇宙中，人類發(fā)現(xiàn)的引力最大的天體就是黑洞，當光經(jīng)過黑洞的時候，都會被它所吸引，所以時間在經(jīng)過黑洞的時候，也會變得非常慢，按照愛因斯坦的理論，當一個人以光速離開地球以后，他所流逝的時間和地球上的時間是不同的。在光速飛船上面，時間的流逝會變得非常慢。

根據(jù)時間膨脹效應(yīng)公式得出，當飛船的飛行速度達到光速的0.5倍時，時間膨脹效應(yīng)為慢1.15倍，當速度達到光速的0.9倍時，時間膨脹效應(yīng)為慢2.29倍，當速度達到光速的0.99倍時，時間膨脹效應(yīng)為慢7倍，當速度達到光速的0.9999倍時，時間膨脹效應(yīng)為慢70倍，當速度達到光速的0.999999999時，時間膨脹的效應(yīng)為慢707萬倍。這就意味著，當飛船感覺自己飛行了1分鐘后返回，地球上可能已經(jīng)過去了幾萬年甚至更久的時間，這種時間的差異隨著速度接近光速而呈指數(shù)增長，對于光速飛船上的人來說，1分鐘可能是一個非常短暫的時間，但是對于地球來說，光速飛船上的1分鐘，可能是千萬年甚至更久的時間。

如果按照離開地球一分鐘，回到地球一分鐘來算，那其實就是2分鐘的時間，根據(jù)速度時間膨脹公式，當飛船速度達到光速的 50% 時，時間膨脹倍數(shù)僅為 1.15 倍。也就是說，飛船內(nèi)的人經(jīng)歷 2 分鐘，地球上的觀測者則度過了 2.3 分鐘，約 138 秒，時間差異并不顯著。然而，當速度提升至光速的 99% 時，飛船內(nèi)的時間膨脹倍數(shù)達到約 7.09 倍。此時，飛船內(nèi)的人經(jīng)過 2 分鐘返回地球，地球人卻感覺已經(jīng)過了 14.18 分鐘。這表明，飛船內(nèi)的人度過 2 分鐘，地球觀測者度過了 14.18 分鐘，地球觀測者的時間流逝速度相對飛船內(nèi)的人快了 7.09 倍。當飛船速度達到光速的 99.99% 時，地球觀測者卻已經(jīng)度過了 9847 天，將近 27 年。由此可見，速度時間膨脹效應(yīng)呈現(xiàn)出越接近光速，膨脹效應(yīng)越顯著的規(guī)律。

我們能夠無限的接近光速，但是最終無法達到光速，這是因為任何有質(zhì)量的物體，它的飛行速度都不可能達到光速，因為達到光速以后質(zhì)量會變得無限的大，這違反了我們現(xiàn)有的物理學，而且還可能會產(chǎn)生因果律，比如說祖父悖論等等，如果說飛船的速度能夠超越光速，那么時間就會倒流，這對于現(xiàn)實世界來說，是非常可怕的，所以任何有質(zhì)量的物體，它的飛行速度最快只能夠接近光速，而無法達到光速，不過科學家認為，我們可以通過其它方式來實現(xiàn)超光速飛行，比如說曲速引擎技術(shù)，蟲洞穿梭等等，這些技術(shù)或許能夠讓人類的飛行速度大大提升。