在我们生活的四维时空中，三个空间维度可以任意穿越，然而，第四个维度——时间却与空间完全不同。时间会不断向前流逝，这个趋势不会停止，我们无法随意改变时间。但从理论上来讲，是否有办法也像穿越空间那样穿越时间呢？
时间的理论
爱因斯坦的相对论是涉及时间的最重要理论，该理论打破牛顿的绝对时间和绝对空间观，把时间和空间统一到一起。根据相对论，时间和空间与参照系的选择有关，宇宙中的参照系都是平权的，所以没有哪个参照系能够作为宇宙的标准时间和空间。每当谈论时空之时，需要结合相应的参照系才有意义。
相对论可以让我们在某种意义上实现向前的时间穿越，但向后的时间穿越是不被允许的。那么，为什么只能向前而无法向后穿越时间呢？
向后的时间穿越
之所以禁止向后的时间穿越，是因为这种行为会引发一系列的悖论。倘若时间旅行者穿越时间去往过去，如果他的行为导致自己后来无法出现在世界上，那么，这就没有后来的时间穿越，所以他也就不会无法出现在世界上，这样的悖论不可避免。在物理学中，类似的这种悖论被称为祖父悖论。
不过，也有物理学家提出，祖父悖论是可以解释的，这需要引入平行宇宙理论。根据多世界诠释，任何可能性都会发生，每一种可能性都会衍生出平行的宇宙，它们之间互相没有干扰。但遗憾的是，目前没有证据支持平行宇宙理论，所以向后的时间穿越被认为不可行。
向前的时间穿越
从某种意义上来说，向前时间穿越是可以实现的。为什么会说是某种意义上呢？简单来说，向前的时间穿越到达的是别人的未来，而非自己的未来。
根据相对论，不同参照系的时间流逝速率并非绝对一致，如果对它们进行比较会发现，时间流逝速率会有快慢的差别。根据狭义相对论，对于相对静止的参照系而言，运动参照系的时间流逝速率相对较慢，这就是动钟变慢效应。根据广义相对论，对于弱引力场参照系而言，强引力场参照系的时间流逝速率相对较慢，这就是引力时间膨胀效应。
如果地球上有位时间旅行者乘坐运动速度极快（接近光速）的飞船在宇宙中航行一段时间，或者在能够产生极端引力作用的黑洞周围待上一段时间，那么，当这位时间旅行者重新返回地球时，对于他来说，时间可能才过去1年；但对于地球上的人来说，时间可能早已过去50年。因此，时间旅行者去往了未来，只是这是别人的未来，而非自己的未来。时间旅行者并不能见到50年后的自己，因为在地球上的人看来，他在过去50年里一直在太空中飞行。
向前的时间穿越不但在理论上可行，而且现实中也获得了诸多证据的支持。导航卫星在太空中相对于静止地面做快速运动，并且卫星比地面更加远离地心，所受的地心引力作用更弱，所以为了能够实现地面的精确定位，需要同时消除狭义和广义相对论造成的时间膨胀效应。
不过，想要实现有意义的向前时间穿越，需要亚光速或者极端强大的引力场，但这些都是目前人类所无法实现的。
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