愛因斯坦曾經預測過「引力時間膨脹」現象，他認為一個物體受到的引力越大，其經歷的時間就越慢。後續的研究表明，他的預測是正確的，早在1960年，「龐德-雷布卡實驗」就首次證實了「引力時間膨脹」的存在，而時至今日，我們使用的全球定位系統也必須根據「引力時間膨脹」來進行時間校正。

那麼問題來了，愛因斯坦是怎麼知道引力能讓時間變慢的呢？

光速不變原理

不得不說，「引力時間膨脹」有點令人感到困惑，因為在我們的印象中，引力應該只作用于具有質量的物質，而時間並不是物質，根本就沒有質量可言，那為何引力卻能讓時間變慢呢？要回答這個問題，我們需要從「光速不變原理」講起。

簡單來講，「光速不變原理」是指無論你在哪種參照系中觀察，光在真空中的傳播速度都是一個恒定不變的常數（c），並不會因為光源和觀察者所在參照系的相對運動而改變。

意思就是說，無論你處于相對真空中的一束光是什麼運動狀態，你觀察到的這束光的速度始終都是c，比如說假如你以10%的光速迎著真空中的一束光運動，那麼你觀察到這束光的速度仍然是c，而不是1.1c，而假如你以同樣的速度與真空中的一束光做反向運動，那麼你觀察到這束光的速度也是c，而不是0.9c。

「光速不變原理」是科學家通過理論和實驗得到的，這也是狹義相對論的公設之一，根據這個原理，我們就可以通過一個思想實驗來推測出，速度能讓時間變慢。

光子鐘實驗

上圖為一種「光子鐘」的簡化模式，在光子鐘之內是真空狀態，光子可以在兩面互相平行的鏡子之間以真空中的光速（c）不斷地垂直反射，所以光子每完成一次反射的時間都是「h/c」（注：h為兩面鏡子間的垂直距離）。

現在我們取兩個這樣的光子鐘，一個放在地面上，稱為「光子鐘A」，另一個則放在一艘相對于地面高速運動的太空船上，稱為「光子鐘B」。在這種情況下，如果將地面作為靜止參照系，那麼放在「光子鐘B」內的光子就會在垂直運動之外，還會隨著太空船的運動方向多了一個額外的運動（如下圖所示）。