時空旅行是很多人的夢想,我們常常幻想著有朝一日能前往未來,或者回到過去。回到過去重溫那些美好時光,同時也可以修正自己曾經犯下的錯誤。

如今我們已經實現了一半:人類已經能夠穿越到未來,但這裡的「穿越」並不是絕對的,而是相對的。因為無論是以什麼形式穿越到未來,在你自己的參照系里,時間的流逝速度總是保持不變的,變的只是其他人或其他事物的時間流逝速度。
這也是狹義相對論中的時間膨脹原理。
狹義相對論是基於兩個前提提出來的,其中一個重要前提就是光速不變原理,無論你的運動速度多快,也不管在任何參照系中,你總會看到光以恆定的速度運動。
這個原理會帶來一個迷人的結果:如果一個人相對於你在運動,他的時間就會變慢。

想像一下,有這麼一個光子時鐘,光在兩面鏡子之間來回運動的時鐘。一個人的運動速度越快,光橫向移動的距離就會越遠,這個人的時鐘就會變得更慢。
由於運動是相對的,你的時鐘在這個人眼裡也會變慢。
但到底是誰的時間更慢呢?當你們再次相見時,你們中的一個人總會變得更老,到底是你更老還是那個人更老呢?
其實這就是「雙生子佯謬」的核心問題,如今我們早已知道答案:如果一開始你們在同一參照系,比如在地球上,你待在地球上,另一個人乘坐飛船做星際旅行,之後返回地球,那麼他的時間就會變慢,他會變得更年輕,而不是你變年輕。

如果他的速度非常快,無限接近光速,那麼當他返回地球時,會發現你的時間已經過去了幾年,幾十年甚至更長時間,有可能那時你早已不在了!
他甚至會看到地球和太陽系的毀滅,乃至宇宙的毀滅......這取決於他到底有多接近光速!
也就是說,亞光速飛行可以讓一個人前往未來。
但與前往未來相比,回到過去顯得更難。狹義相對論中的時間膨脹原理可以讓我們前往未來,但如果我們想要回到過去,就需要廣義相對論的幫忙了。
廣義相對論強調,時空並不是絕對的,物質和能量可以影響周圍的時空,可以扭曲,摺疊時空,甚至在時空結構上創造一個迴路。

不過這僅僅是理論上的分析,而且更多地體現在數學描述上,但數學並不等同於物理和現實。操控周圍的時空需要極大的能量。
而且,即便我們能回到過去,也很難避免「祖父悖論」的產生,大自然並不反對我們前往未來,但總是想盡辦法阻止我們回到過去!