时间旅行是哲学和科幻小说中广为人知的概念，但在现实生活中，时间旅行可能发生吗？关于时间旅行，物理学能告诉我们什么？是否有可能穿越到过去或未来？
尼尔·德格拉塞·泰森解释了时间的本质和时间旅行的难题。
“某种程度上来说，我们现在正在时间旅行，我们只是在“过去”到“未来”的永恒过渡中碰巧成为了“现在”的囚徒。如果你的速度足够快，实际上你可以飞跃时间，尽管相对论规定你的速度无法超越光速，但是时间对你来说，也会比你在地球上的所有挚爱都更慢。如果你的旅程很长，比方说你已经离开了10年，而地球上其他人的年龄都已经是100岁了，实际上你已经进入了“未来”，你旅行之前认识的所有人现在都不在了。
但是如果你想回到过去，那就有点困难了。有些人已经认识到了严重扭曲空间的作用，即严重扭曲空间和时间结构的影响。如果研究严重扭曲空间对时间流逝的影响，就会发现有一条路径可以绕过两个尚未完全碰撞的移动黑洞，在那里你可以回到旅程刚刚开始的过去。根据爱因斯坦广义相对论的计算，时间旅行的倒退是由严重扭曲的空间和时间结构造成的。”
通过一些物理理论，我们可以了解到什么是时间旅行以及它是如何工作的。
1905 年，阿尔伯特·爱因斯坦发表了相对论的第一部分，称为狭义相对论。狭义相对论表明，光粒子，即光子，以每秒大约30万公里的恒定速度在真空中传播。
无论是在真空中，还是从黑洞到我们周围的整个空间中，这个速度都难以实现，也无法超越。
事实上，粒子现在可以被加速达到光速的99.9%。
之后他在1915年发表了另一篇论文，称为广义相对论。这些理论是所有物理学中最重要的理论之一。在爱因斯坦的广义相对论下，引力扭曲空间和时间，使时间流逝变慢。
在爱因斯坦的狭义相对论中，时间变慢或加快取决于你相对于其他事物的移动速度。
因此，对于观察者来说，在一个惯性参考系中，相对于他移动的时钟被判定为比在参考系中静止的时钟走得要慢。
这种情况有时被称为狭义相对论时间膨胀，时间膨胀也可以在有限意义上被视为是时间旅行到未来，相对速度越快，彼此之间的时间膨胀越大，一个人接近光速时，时间速度达到零。
科学家们做了一些实验来证明这一点。例如，有一个实验使用了设定在同样时间的两个时钟，一个时钟留在地球上，另一个时钟放在飞机上沿着地球旋转的方向前进。飞机环绕世界飞行后，科学家们对两个时钟进行了比较，快速移动的飞机上的时钟比地面上的时钟稍晚，因此飞机上的时钟在时间上略微慢一些。
另一个著名的实验是孪生子佯谬，尼尔·德格拉斯·泰森将这个实验描述为一个假设的场景，用同卵双胞胎来说明爱因斯坦的相对论。
“以牛顿运动定律和万有引力定律为例，如果出现一个高引力源，牛顿定律就会失效；如果移动速度非常快，牛顿的方程式也会失效。但并不是说这样就代表牛顿定律都被推翻了，它适用于所有其他情况。那么又该如何解释这些特殊情况呢？
爱因斯坦提出了新的运动定律即狭义相对论，和新的万有引力定律即广义相对论。爱因斯坦定律围绕牛顿定律的适用性画了一个更大的圈子。牛顿定律在这里适用，爱因斯坦定律在之外适用。但即使是爱因斯坦，也无法将我们带到黑洞的中心，也就是宇宙开始时的奇点，我们现在知道其实他的理论也被推翻了。我们有完整的科学前沿以及顶尖人才，试图将爱因斯坦定律扩展到一个更大的体系，然后可以解释宇宙中的一切。”
已经有许多科学家提出了时间旅行理论来描述时间旅行是如何成为可能的。
物理学家米给尔·阿库别瑞提出了一个爱因斯坦方程的理论解：如果可以创建一个低于真空的可配置能量密度场，这将使航天器能够实现明显更快的夜间旅行。
航天器不是在局部参考系内超过光速，而是通过收缩其前面的空间并扩大其后面的空间来穿越距离，从而导致无效的超光速旅行。物体无法在正常时空中加速到光速，而是通过阿库别瑞引擎驱动物体周围的空间。这样，物体就会更快地到达目的地，而光在正常空间中不会违反任何物理定律。
然而，阿库别瑞引擎机制意味着负能量密度，因此需要违反已知物理定律的奇异物质。
那是什么让人们认为时光倒流不可能在宇宙中发生呢？祖父悖论吗？
这是一个众所周知的时间旅行悖论，通过改变过去而出现矛盾，这个名字来自于悖论的描述，一个人穿越到过去，在自己的父亲出生前把自己的祖父母杀死，这样就阻止了时间旅行者的存在。
尽管有些关于如何进入过去的建议，但你走的是一条轨迹，一条不与你自己相交的时空轨迹，所以你也不能真正意义上干涉自己的过去，且这需要巨大的能量来执行。而我们还在从地下开采石油，几乎没有任何其他能源可以获取。因此最简单的方法就是用非常快的速度在时间上前进，有多快呢，需要比我们制造过的任何硬件都快得多。
大多数时间旅行的研究都是基于经典的广义相对论，提出量子版本的时间旅行则需要物理学家在闭合类时曲线的存在下算出密度态的时间演化方程。
在爱因斯坦的理论中，闭合类时曲线是一种时空曲线，可以追溯到过去，但不能向前。1991 年，牛津大学的物理学家大卫·多伊奇提出了一个时间演化方程建议，特别注意的是它如何解决祖父悖论和非决定论。
然而，某些人对他提出的祖父悖论的解决方案并不满意，因为解决方案指出时间旅行者重新进入另一个平行宇宙，并且实际的量子态是时间旅行者存在和不存在状态的量子叠加。
另一个由俄罗斯物理学家在20世纪80年代中期提出的假说，表达了一种观点，即如何在不产生悖论的情况下实现倒退的时间旅行。
根据这一假说，在闭合类时曲线中或附近的物理只能与普遍的物理定律相一致，因此只能发生自洽事件。时间旅行者过去所做的任何事情都必须始终是历史的一部分，时间旅行者永远不能做任何事情来阻止时间旅行的发生， 。
虽然一些物理学家争论时间旅行在哪里是可能的，但理论物理学家认为，时间实际上是幻觉，我们的现实只是一个复杂的事件网络，我们将过去、现在和未来的序列投射到其中。
整个宇宙都遵循量子力学和热力学定律，时间由此而生。
