Ajan laajeneminen on tieteellinen ilmiö, joka tapahtuu suhteellisuusteorian mukaan. Kun kaksi tarkkailijaa on läsnä, kumpikin kokee ajan eri tavalla kuin toinen, mikä saa molemmat uskomaan, että toisen aikakokemus on virheellinen. Ajan laajeneminen voidaan luoda joko suhteellisella nopeuserolla kahden tarkkailijan välillä tai niiden etäisyyserolla suhteessa suureen massaan. Ensimmäistä tilannetta kutsutaan suhteelliseksi nopeusajan dilataatioksi, ja toista kutsutaan painovoima -ajan laajenemiseksi.
Mikä tahansa nopeuden suhteellisen eron aiheuttama ajan laajentuminen saa yhden tarkkailijan uskomaan, että aika kulkee hitaammin toiselle tarkkailijalle. Tässä asetelmassa kahden tarkkailijan on oltava kaukana kaikista painovoimamassoista ja niiden on liikuttava merkittävillä nopeuksilla, jotta vaikutus olisi riittävän merkittävä havaittavaksi. Suuremmat nopeudet lisäävät tarkkailijoiden kokeman ajan laajenemista.
Jokainen tarkkailija kantaa kelloa ja katselee toisen tarkkailijan kelloa suhteessa omaan kelloonsa. Suhteellisten nopeuksien vuoksi aika näyttää pidentyvän tai hidastuvan toisessa kellossa suhteessa paikalliseen kelloon. Molemmat ihmiset kokevat tämän ilmiön, ja molemmat tarkkailijat tuntevat, että toinen kello liikkuu hitaammin omiin kelloihinsa verrattuna.
Painovoima -ajan laajeneminen on toinen suhteellisuusteorian kuvaama tyyppi. Tässä tilanteessa kaksi tarkkailijaa on levossa toisiinsa nähden ja painovoima. Molemmat tarkkailijat sijaitsevat eri etäisyyksillä massasta, jotka ovat riittävän merkittäviä mahdollistamaan ajan laajentumisen. Tarkkailija, joka on lähempänä massaa, kokee voimakkaamman painovoiman massasta verrattuna kauempana olevaan tarkkailijaan. Massan painovoimaa kutsutaan joskus painovoimakaivoksi, ja ensimmäistä tarkkailijaa kuvataan syvemmälle kaivoon kuin toista tarkkailijaa.
Molemmilla tarkkailijoilla on kullakin kello, joka tallentaa aikaa. Ensimmäinen tarkkailija, joka on lähempänä gravitaatiomassaa, kokee toisen tarkkailijan kellon nopeammin kuin oma kellonsa, kun taas toinen tarkkailija näkee ensimmäisen tarkkailijan kellon hitaammin kuin oma kellonsa. Jokainen tarkkailija kokee edelleen paikallisen kellon olevan oikea aikaennätys. Toisin kuin suhteellinen nopeustilanne, tässä tilanteessa tarkkailijat ovat yhtä mieltä siitä, että yksi kello on hitaampi ja toinen nopeampi.