Hai anh em sinh đôi, một người bay vào vũ trụ với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng (được coi là không đổi trong mọi hệ quy chiếu, vào khoảng 300 ngàn km/giây, thường ký hiệu là c).Nhưng làm sao để đo vận tốc, vì trong hệ quy chiếu của người bay vào vũ trụ thì chính người ở trên trái đất mới có vận tốc nhanh? Tức là nếu áp dụng trong hệ quy chiếu của tàu vũ trụ thì phải thu được kết quả ngược lại: Người trên tàu vũ trụ “đứng yên”còn người trên trái đất lại chuyển động, kết quả là người trên trái đất trẻ hơn người trên tàu vũ trụ?
Khi người đó trở về trái đất thì vẫn còn rất trẻ còn người anh em kia thì đã thành cụ già râu tóc bạc phơ. Trong phương trình của thuyết tương đối thì thời gian sẽ co giãn theo vận tốc, vì sự co giãn này mà chuyển động với vận tốc đáng kể so với vận tốc ánh sáng – càng nhanh càng tốt – thì càng trẻ so với người không chuyển động.
Ngoài ra khi chuyển động với vận tốc nhanh thì chiều dài theo chiều vận tốc sẽ bị co lại, tức là trông sẽ hẹp hơn. Ví dụ, nếu bạn chuyển động với vận tốc 0.886c thì chiều chuyển động sẽ nhìn thấy chỉ còn 50% chiều dài của hệ quy chiếu cũ và thời gian sẽ dài gấp đôi so với thời gian của hệ quy chiếu cũ. Cụ thể nếu đồng hồ hình tròn thì sẽ thế này:
Chiều dài co lại còn một nửa khi di chuyển với vận tốc 0.886c
Đây là công thức tính thời gian của trường vật lý thiên văn đại học Georgia State University:
Để thời gian nở ra 2 lần bạn cần di chuyển với vận tốc 0.886 vận tốc ánh sáng.
