時間膨脹效應是相對論效應的一個特別引人注意的例證。

它是首先在宇宙射線中觀測到的。我們注意到，在相對論中，空間和時間的尺度隨著觀察者速度的改變而改變。例如，假定我們測量正向著我們運動的一隻時鐘所表明的時間，我們就會發現它要比另一隻同我們相對靜止的正常走時的時鐘走得慢些。另一方面，假定我們也以這隻運動時鐘的速度和它一同運動，它的走時又回到十分正常。我們不會見到普通時鐘以光速向我們飛來，但是放射性衰變就像時鐘，這是因為放射性物質包含著一個完全確定的時間標尺，也就是它的半衰期。

時間膨脹是說時間並不是永遠以人們感受到的現在的這種速度進行的，它也會發生變化。它一般是和速度有關的。速度越快，越接近於極限速度，時間就會越慢(這裡有個名詞：極限速度，人們所處宇宙的極限速度是光速，但並不是所有的宇宙其極限速度都是光速，可能更快。也可能更慢。

舉個設想的例子說吧，假如有一個人一分鐘的心跳是60下，當他高速運動時，如果速度足夠大，他的心跳可能會變成40下，20下，甚至更慢。因為隨速度的增加，他的時間變慢了。他自身的新陳代謝也隨之變慢。這樣，相對於他的時間就發生了膨脹。

時間膨脹效應是相對論效應的一個特別引人注意的例證。

　　17世紀，牛頓曾提出過一個相對性的經典說法。當時他主張，作為參照基準的參考框架，無論做什麼樣的勻速直線運動，都不會對實驗（包括物理的運動）產生影響。愛因斯坦認為這種說法與他的電磁學理論格格不入，當他試圖搞清楚以光速運動的觀察者所看到的光波將會是什麼樣時，他遇到了糾纏不清的情景。於是他清醒地認識到，為了在物理學領域取得協調一致的答案，就不能把空間只是看成供我們生活居住的容器。它還必須具有某些特性，例如人們以高速運動時，時間尺度將會改變，同時，空間尺度也會改變。在這個意義上，空間和時間是纏繞在一起的，空間和時間原是同一件事物不同的相對錶現形式。

　　20世紀初，愛因斯坦就認識到，我們的時空觀並不完善。他是透過分析電和磁相結合產生電磁輻射（例如光輻射）特性的規律得出這個結論的。他認為，如果光在一切測量中具有協調一致的特性的話，在物理學中光速必定扮演著主要角色。特別是，真空中的光速必須不變，無論光源和觀察者做什麼樣的相對運動，真空光速總是每秒三十萬千米。愛因斯坦考慮了當人們在高速運動時會出現什麼現象。我們通常會認為，光波的速度因與我們運動的方向相同或相反或取各種中間角度而有所不同。令人驚奇的是，愛因斯坦卻認為事實上不會是這樣。

　　現今我們完全清楚，在平常的生活中看不出空間和時間有這種畸變。這是因為我們不涉及已接近光速運動的事物。事實上，相對論現象的特性由物體速度與光速平方之比這樣一個比率來決定。當所研究的物體的運動速度超過光速的十分之一時，這個比率才變得重要，因為此時該比率增大到百分之一以上。這樣的高速領域幾乎只侷限在高能物理學家們的經驗中。由於我們通常不會涉及這樣高的速度，所以狹義相對論的許多結論都使我們感到驚奇。實際上，這些結論確實有些複雜，但早已證實了狹義相對論的完美，並且在處理低速運動時又幾乎嚴格地與我們所熟悉的物理規律一致。