時間旅行的概念

時間旅行是存在於哲學和小說中、並被民眾廣泛認可的一種假想概念。

時間旅行指的是某些時間點之間運動的概念，類似於物體或人在空間中的不同點之間的運動，時間旅行通常使用稱之為時間機器的假想裝置——時間機器的概念在H. G. Wells的小說The Time Machine中得到了最早的推廣。

在通常的時間感知中，前向時間旅行是一種在狹義相對論和廣義相對論框架下廣泛觀察和理解的現象，它超出了人們通常對時間的感知。然而，至於時間倒流，在廣義相對論中找到允許它存在的解是可能的，但解需要的條件可能在物理上是不可能的。在理論物理學中，到時空中的任意點旅行的理論支援是非常有限的，而且通常只與量子力學或蟲洞(也稱為愛因斯坦-羅森橋)有關。

圖 在印度神話中，《摩訶婆羅多》提到了國王萊瓦塔·卡庫米的故事，他前往天堂會見造物主梵天，當他回到地球時，驚訝地發現許多世紀已經過去了

一些理論，最著名的是狹義相對論和廣義相對論，認為時空的合適幾何或空間中特定型別的運動可能允許時間旅行回到過去和前往未來，前提是這些幾何或運動是物理中真實可能存在的。在某些物理論文中，物理學家們討論了閉合時間型曲線的可能性。閉合時間型曲線是在時空中形成閉合迴路的世界線，允許物體回到它們自己的過去。眾所周知，廣義相對論方程的解包含封閉的時間型曲線，如哥德爾時空，但這些解的物理合理性是不確定的。

圖 廣義相對論的時空曲率示意圖

因此，科學界的許多人認為，回到過去的時間旅行是極不可能的。

任何允許時間旅行的理論都會帶來潛在的因果關係問題。因果關係問題的經典例子是“祖父悖論【1】”。

注【1】祖父悖論：如果一個人回到過去，在他的父親出生之前殺死了自己的祖父，那會怎麼樣呢？

然而，一些物理學家，如諾維科夫和多伊奇認為，透過諾維科夫自洽原理，或者透過多世界解釋與相互作用的世界變異，可以避免這類時間悖論。

圖 二維視覺化的阿爾庫比埃爾驅動器，顯示了膨脹和收縮時空的對立區域取代了中心區域，是一種想象中時空旅行的重要依託

總之，在某些廣義相對論時空幾何中，回到過去的時間旅行理論上是可能的，這些時空幾何允許旅行速度超過光速。廣義相對論確實為某些不尋常情況下的時間倒流可能性提供了科學依據。廣義相對論描述了在一個確定時空度規或距離函式的場方程系統下的宇宙。這些方程有精確的解，包括封閉的類時曲線，即相交於它們自身的世界線；世界未來因果線的某些點也在其過去因果線中，這種情況類似於時間旅行。但是，這樣的解決方案僅僅能夠作為一種理論和假象猜測，關於廣義相對論是否在所有現實條件下都禁止閉合類時曲線仍在研究中。