自从爱因斯坦创立相对论之后，我们的时空观彻底发生了改变。以光速不变为基础，时间和空间再也不是绝对的概念，而是与参照系的选择有关。对于不同参照系中的观测者，他们对时空的感知并不相同，尤其是在趋于光速的情况下。
与相对静止的参照系相比，运动速度越接近光速的参照系，时间过得越慢，空间越发收缩，这就是尺缩钟慢效应，具体公式如下：
其中ΔT和L分别表示运动参照系的时间和距离，Δt和l分别表示相对静止参照系对应的时间和距离，c表示真空中的光速。
从公式中可以看到，当速度趋于光速时，ΔT和L都趋于零。也就是说，在接近光速的情况下，时间几乎完全停滞，空间几乎完全收缩。
举个例子，现在的北极星（勾陈一）距离地球大约400光年，一艘从地球上出发的宇宙飞船以光速的99.9996875%飞向北极星。在地球上的观测者看来，宇宙飞船需要大约400年的时间才会飞抵北极星。然而，根据上式计算可知，在宇宙飞船上的观测者看来，从地球飞到北极星只要1年的时间，地球和北极星之间的距离大约只有1光年，尺缩钟慢效应十分显著。
倘若宇宙飞船飞到北极星之后，马上再以相同的速度飞回地球。当飞船抵达地球时，地球上的时间早已经是800年之后。然而，飞船上的时间才过了两年，飞船上的观测者会认为他们是在两年前离开地球。
如果宇宙飞船的速度更加接近光速，飞船上的观测者可能只需1天就能抵达北极星，地球和北极星之间的距离仅为1光天。如果宇宙飞船的速度无限趋于光速，无论去往何方，哪怕是数百亿光年外的遥远宇宙，飞船上的观测者都觉得只是一瞬间就会到达，因为距离收缩到趋于零。
不过，上述讨论忽略了一个很重要的问题，没有考虑到加速度（a）。如果宇宙飞船在极短时间内加速到亚光速，人类不可能承受住如此高的加速度。
在理想情况下，持续1g的加速运动是最佳选择——先以1g加速度航行前半程，再以1g减速度航行后半程。这样可以模拟出地球上的重力，使人类可以承受住漫长的太空之旅，并且也会有显著的时间膨胀效应。要知道，长期处于失重或者超重的环境对于人类身体是不利的。根据匀加速运动的相对论公式可得：
由此可以算出，宇宙飞船上的观测者会测出，他们从地球飞到北极星需要大约年的时间11.7年。再根据如下的公式：
可以算出，地球上的观测者会测出，飞船的飞行时间约为401.9年。另外，根据下式：
还能计算出，宇宙飞船在半程加速到的最快速度（vmax）为光速的99.998839%，并非是经典力学中所算出来的超光速。我们不能用地球参照系的距离除以飞船参照系的时间，得出超光速的结论。在计算时，时间和距离需要选择相同的参照系。
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