時空旅行與相對論
幾千年來，人類壹直夢想著進行時空旅行，從古印度史詩《摩訶婆羅多》到1895年赫伯特?喬治?威爾斯的科幻小說《時間機器》，無不體現著各個時期人們對時空旅行的向往，不過，在古代，人類對時空旅行並沒有進行過理論分析，各種時空旅行的想象中摻雜著民間故事和神話成分。進入20世紀之後，隨著科技的發展，有關時空旅行的理論也開始豐富起來，其中以愛因斯坦的狹義相對論和廣義相對論最為著名。
愛因斯坦意識到，伽利略變換實際上是牛頓經典時空觀的體現，如果承認“真空光速獨立於參考系”這壹實驗事實為基本原理，可以建立起壹種新的時空觀(相對論時空觀)。在這壹時空觀中，由相對性原理即可導出洛倫茲變換1905年，愛因斯坦發表論文《論動體的電動力學》，提出狹義相對論，成功描述了在亞光速領域宏觀物體的運動。推導中的時間膨脹(當物體運動時，它內部所有壹切的物理化學變化反應都會變慢的這種假說，就是時間膨脹，簡稱時慢)又被稱為愛因斯坦延緩。時慢假說認為，帶在等速運動的物體身上的時鐘，用靜系觀察者的時鐘去測量，無論運動方向如何，動鐘都隨著運動速度的增加而變慢。
相對而言，愛因斯坦的廣義相對論對於時空旅行概念來說具有更為重要的意義。在廣義相對論中，引力被描述為時空的壹種幾何屬性(曲率)；而這種時空曲率與處於時空中的物質與輻射的能量壹動量張量直接相聯系，其聯系方式即愛因斯坦的引力場方程。
實現時空旅行的方法
現在普遍認為，有三種方法可以回到過去，分別是速度超過光速、使用宇宙弦和黑洞、使用蟲洞和阿庫別瑞引擎。
在相對論中，如果速度超過光速，就會出現時間倒流的現象，但現在壹些科學家認為速度達到或超過光速是不可能的。使用宇宙弦和黑洞也只是假沒性的。首先，宇宙弦是理論上可能存在的時空。再者，黑洞質量相當大，產生的引力場又是如此之強，以至於任何物質和輻射都無法逃逸，就連光也逃逸不出來，人類又如何能利用黑洞實現時光倒轉?
這樣，三種方法中只剩下蟲洞和阿庫別瑞引擎可供選擇。蟲洞又被稱為“愛因斯坦壹羅森橋”，是宇宙中可能存在的連接兩個不同時空的狹窄隧道。1916年，奧地利物理學家路德維希?弗萊姆首次提出了這個概念，緊接著在20世紀30年代，愛因斯坦和納森?羅森在研究引力場方程時推斷，透過蟲洞可以做瞬時間的空間轉移或時間旅行。盡管到目前為止，科學家還沒有找到蟲洞存在的證據，但“愛因斯坦壹羅森橋”這壹概念已經被越來越多的人所接受。著名科學家霍金在其經典名作《時間簡史》中，也認定蟲洞是進行時空旅行的關鍵，只要有壹種巨大的能量打開蟲洞，就可以實現時空旅行。
阿庫別瑞引擎是壹個推敲性的時空數學模型，經常出現在國外的物理學期刊論文之中，它遵循廣義相對論中的愛因斯坦方程，在這壹範疇下推敲出壹項特別的時空度規。1994年，物理學家米給爾?阿庫別瑞提出以波動方式延展空間，導致航行器(簡稱為“船”)前方的空間收縮而後方的空間擴張，前後所連成的軸向即為船想要航行的方向。船在壹個區間內乘著波動前進，這區間稱為曲速泡，是壹段平坦時空。既然船在曲速泡內並不是真的在移動，而是由曲速泡帶著船走，廣義相對論中對於物體速度不可超過光速的限制就派不上用場。日前，科學家還不清楚怎樣去引發出這樣的波動，或者壹旦引發了，船要怎樣離開它。因此，阿庫別瑞引擎至今仍處於理論概念範疇。
最近幾年，又有壹種完全拋開相對論的時空旅行概念應運而生，這壹理論適用於對未來世界的探索，但同時也遭到了各界的強烈批評。這就是爭議頗大的“暫停生命”理論，即通過外在的力法(例如醫療科技)，把生命過程減慢至近乎暫停的跡象；但在事實上，生命並沒有死亡，心跳和呼吸可仍然存在，不過只能透過機器才能測量，西方媒體認為，通過這壹方法可以使人類訪問數百年後的世界。從2005年起，西方國家陸續進行了壹系列這樣的實驗。2005年7月，科學家對幾只狗進行了實驗。他們把狗血抽走，再把冷凍的保護液放進它們的循環系統，嘗試在暫停血液流動的情況下保存它們的生命。經過3小時的臨床死亡後，科學家再把狗血重新輸進它們的循環系統，用電擊使它們恢復心跳。在這次實驗中，大部分狗都成功復原，不過也有少部分狗出現腦部損傷。2006年1月，科學家又成功在豬身上進行了實驗，成功率達到90％。
可問題是，人類當中又有誰願意暫停生命，離開熟悉的現實社會，等待幾十年或幾百年後復原呢?再者，通過“暫停生命”只能前往未來，卻不能回到過去。
進行時空旅行的各種悖論推想
誠然，即使今後條件成熟，進行時空旅行仍面臨著諸多挑戰。1943年，法國科幻作家赫內?巴赫劄維勒在小說《不小心的旅遊者》中提出了這麽壹個假設：如果妳回到過去，在自己父親出生前就把自己的祖父母殺死；這樣，妳的祖父母死了，就不會有妳的父親；沒有了妳的父親，妳就不會出生；妳沒出生，就沒有人會把妳的祖父母殺死；若是沒有人把妳的祖父母殺死，妳就會存在和回到過去，並且把妳的祖父母殺死，於是矛盾出現了。以上就是時空旅行中所要面臨的著名的“祖父悖論”。
物理學家認為“祖父悖論”自有解決途徑。他們推論，世界也許是由無數個平行宇宙組成的，當妳叫到過去殺死妳的祖父母時，妳殺死的其實是另壹個宇宙的人，而妳的這個行為可能又創造了壹個新的平行宇宙。妳的祖父母的死只會使那個平行宇宙的妳不復存在，而這個平行宇宙的妳則平安無事。
具體在量子物理中，“多個世界”理論可以這樣理解：對於每壹個似乎隨機的事件而言，只要它的可能性不為零，那麽它所有可能的情形都會在不同的平行世界中發生，造成歷史的分支。物理學家戴維?多伊奇認為，當妳回到過去殺死妳的祖父母時，妳其實已經進入了另壹個世界，殺死的是另壹個世界的人。而且，那個世界與妳的世界的差別僅在於妳的祖父母死了。
當今世界上最有可能結合五種不同弦論的理論――M理論，對平行宇宙做了如下解釋：多個三維的膜可以同時在壹個四維的宇宙(不是愛因斯坦的二維空間加壹維時間，而是宇宙其實是鑲在壹些更高維度的膜上)中存在；這些膜之間的撞擊能在膜中產生大量的能量――這同樣可以解釋大爆炸是如何起源的。不過，M理論並不能解釋不同膜的歷史之間的關系，也無法肯定當妳回到過去時，妳會進到另壹個膜當中。
同“祖父悖論”相反的有壹個“命定悖論”，而這壹悖論顯示出時空旅行具有極大的危險性。“命定悖論”認為，如果妳返回過去，將自己的祖父殺死，那麽妳的父親就不會了現，簡單地說，妳自己也會消失，從(這個平行宇宙分支的)“時間洪流中消去”。“命定悖論”又稱因果循環，其“歷史事實不因時空旅行中所做出的改變而受到影響”的概念是：改變歷史的做法，不論其意圖如何，最終都會引起歷史所“命定”的結果，而並不能做出之外的改變。
關於“命定悖論”，中國歷史上有壹個著名的例子。唐朝天文學家李淳風編寫了壹本秘讖，上面說：“唐中弱，有女武代王。”李淳風預知武後將稱帝，如果強行改變，就會造成不預期的後果。在不經意間，唐太宗李世民知道了這個消息，他殺死了壹個疑似“女武”的將軍，但真正會代唐稱帝的武則天並沒有被害。這意味著回到過去並不能政變我們這個世界的歷史發展進程。
既然有回到過去的悖論，自然也有前往未來世界的悖論。與這兩個悖論對應的是“先知悖論”：即妳來到未來，得知將發生的不幸結果A；妳在現在做出了避免導致結果A的行動，最終造成結果B。那麽，結果A在未來根本沒有發生，妳又是如何得知結果A的呢?(A與B不可能相遇的悖論。)
誠然，在人類目前的科學水平下，有關時空旅行還存在著太多的未解難題，但這並不意味著時空旅行僅僅只是理論。在現今解密的壹些檔案中，大家或許能看到時空旅行的影子。