光年是一個(gè)非常特殊的單位，里面有個(gè)“年”字，看起來(lái)表示時(shí)間，但其實(shí)是度量距離的單位。這個(gè)長(zhǎng)度單位在日常生活中根本用不到，因?yàn)樗鼘?shí)在是太大了，只有在天文學(xué)家領(lǐng)域才會(huì)用到。那么，1光年究竟是什么概念呢？走1光年要多長(zhǎng)時(shí)間？
隨著天文望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展，人類借此可以窺探到更為深遠(yuǎn)的宇宙，也認(rèn)識(shí)到了宇宙大到不可思議的程度。在太陽(yáng)系中，用公里或者天文單位來(lái)表示距離還是很方便的，比如，地球到太陽(yáng)的距離約為1.5億公里，即1天文單位；海王星到太陽(yáng)的距離約為45億公里，相當(dāng)于30天文單位。
但在太陽(yáng)系外，還有浩瀚無(wú)垠的星際空間，乃至星系際空間。在肉眼可見(jiàn)的星空中，屬于太陽(yáng)系的星星只有幾顆，天上的那些繁星皆是太陽(yáng)系外的恒星，它們的距離非常遠(yuǎn)。此外，夜空中還有幾個(gè)肉眼可見(jiàn)的云霧狀天體，它們有的是銀河系中的星云，有的是距離更遠(yuǎn)的河外星系。
1838年，德國(guó)天文學(xué)家弗里德里希·貝塞爾（Friedrich Bessel）首次對(duì)太陽(yáng)系外的恒星距離進(jìn)行測(cè)量。他把目標(biāo)選為天鵝座的天津增廿九（天鵝座61），測(cè)出的距離為66萬(wàn)天文單位，即99萬(wàn)億公里。如此遙遠(yuǎn)的距離，究竟是如何測(cè)出來(lái)的呢？
這就要講到十分巧妙的視差原理。試想一下，豎起拇指，然后把手伸直，閉上右眼，用左眼把拇指對(duì)準(zhǔn)前方一個(gè)目標(biāo)，保持不動(dòng)。接著，再閉上左眼，睜開(kāi)右眼，就能看到目標(biāo)相對(duì)于拇指發(fā)生了移動(dòng)，這就是視差。利用同樣的原理，可以測(cè)出恒星的距離。
先在一月份的某天對(duì)一顆恒星進(jìn)行觀測(cè)，記錄它相對(duì)于其他背景恒星的位置。然后在半年后的七月份某天，當(dāng)?shù)厍蛟诠D(zhuǎn)軌道上轉(zhuǎn)動(dòng)到了太陽(yáng)的另一側(cè)時(shí)，再對(duì)這顆目標(biāo)恒星進(jìn)行觀測(cè)，并記錄它的相對(duì)位置。
結(jié)合半年之間的兩次觀測(cè)結(jié)果，可以測(cè)出這顆恒星的視差角。由于地球到太陽(yáng)的距離是已知的，再根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系，就能算出恒星的距離，這就是用于恒星測(cè)距的三角視差法。
在測(cè)出天津增廿九的距離后，人們第壹次認(rèn)識(shí)到星際空間的廣袤。不過(guò)，當(dāng)時(shí)光速的確切值是多少并不知道，而且光速是不是常數(shù)也不清楚，所以光年并沒(méi)有被提出來(lái)，天文單位仍然是蕞大的長(zhǎng)度單位。
到了19世紀(jì)中葉之后，光速的測(cè)量精度有了顯著的提高。麥克斯韋在提出麥克斯韋方程組后，從中推導(dǎo)出了真空中的光速是常數(shù)的重要結(jié)論。在這之后，愛(ài)因斯坦創(chuàng)立狹義相對(duì)論，更是明確了光速是宇宙中的一個(gè)基本常數(shù)，而且不會(huì)隨著參照系的選擇而改變。
于是，科學(xué)家利用光速創(chuàng)造出一個(gè)巨大的長(zhǎng)度單位。在光速被足夠精確測(cè)量出來(lái)之后，科學(xué)家基于測(cè)量結(jié)果，把光速定義為了299792458米/秒。光在真空中前進(jìn)1年的距離即為1光年，光速（速度）乘以1年（時(shí)間）得到就是距離，約為9.4607×10^15米，或者9.4607萬(wàn)億公里。
對(duì)于人類來(lái)說(shuō)，1光年的距離極其遙遠(yuǎn)。如果我們每秒能走1.5米，走完1光年將需要長(zhǎng)達(dá)2億年的時(shí)間。如果改坐普通飛機(jī)，也要120萬(wàn)年的時(shí)間。就算速度為每秒10公里的宇宙飛船，也要耗時(shí)3萬(wàn)年。
如果用光年來(lái)表示天津增廿九的距離，相當(dāng)于10.4光年，這樣非常便于表示遙遠(yuǎn)恒星的距離。光年無(wú)疑直接表示的是距離有多遠(yuǎn)，但這個(gè)特殊的單位其實(shí)還能間接體現(xiàn)出時(shí)間的概念。
從光年的定義出發(fā)可知，天津增廿九距離地球10.4光年，這意味著這顆恒星發(fā)出的光需要耗時(shí)10.4年才能到達(dá)地球。也就是說(shuō)，我們現(xiàn)在接收到的是天津增廿九在10.4年前發(fā)出的光。而它現(xiàn)在發(fā)出的光還在去往地球的路上，還要再過(guò)10.4年，我們才能接收到這些光子。
因此，當(dāng)我們觀測(cè)宇宙時(shí)，距離看得越遠(yuǎn)，相當(dāng)于看到了越久之前的時(shí)間。不過(guò)，空間一直在膨脹，宇宙一直在變大，盡管理論蕞遠(yuǎn)觀測(cè)距離可達(dá)465億光年，但蕞遠(yuǎn)所能追溯到的時(shí)間只有138億年。
在我們看來(lái)，光走1光年的距離需要1年的時(shí)間。但從光的角度來(lái)看（如果有的話），它們不管走1光年，還是走100億光年，其實(shí)只要一瞬間就能到達(dá)，這涉及到了狹義相對(duì)論的時(shí)間膨脹效應(yīng)。
根據(jù)相對(duì)論，速度越快的參照系，時(shí)間相對(duì)過(guò)得越慢。當(dāng)速度足夠逼近光速時(shí)，時(shí)間流逝速率也會(huì)隨之接近于零。假設(shè)一艘宇宙飛船以99.999985%光速前進(jìn)時(shí)，飛船上過(guò)1天，相當(dāng)于地球上過(guò)5年。如果飛船速度達(dá)到99.99999996247%光速時(shí)，飛船上的1天相當(dāng)于地球上的100年。
只不過(guò)飛船是有靜質(zhì)量的，無(wú)論如何都不會(huì)達(dá)到光速，所以飛船上的時(shí)間不會(huì)完全停止流動(dòng)。而光子沒(méi)有靜質(zhì)量，可以并且也只能以光速前進(jìn)。對(duì)于光來(lái)說(shuō)，沒(méi)有時(shí)間的概念，時(shí)間是靜止的，光無(wú)論走多遠(yuǎn)，就算從宇宙的一端到另一端，都只需一瞬間。但在人類看來(lái)，光在1年的時(shí)間里只能走1光年，這就是相對(duì)論的相對(duì)概念。
