☆☆☆ 時光旅行 ☆☆☆
☆☆☆ 時光旅行 ☆☆☆
時光旅行或稱時空旅行、時間旅行或穿越時空等，泛指人或物體由某一時間點移至另一時間點，類似在空間中的移動。所有事物都順著時間一分一秒地自然前進，因此這裡的時間旅行單指違反這種自然時間變化的方式：前往未來，或是回到過去。這在哲學和虛構作品中是廣為人知的概念。時間旅行通常藉著存在於假想中的時間機器進行，這概念因1895年H·G·威爾斯的小說《時間機器》而普及起來。
根據目前的物理學，無法確定是否可能進行回溯時間旅行（回到過去）；而在狹義相對論和廣義相對論的架構下，朝向未來的時間旅行已被透徹了解，且是經過大量觀測的現象。然而，現今的科技無法讓一物相對於另一物的時間超越或延遲超過幾毫秒。至於回溯的時間旅行，找到允許這件事的廣義相對論解不是不可能，但符合該解的條件可能在物理上無法達成。理論物理學對時空旅行的支持非常有限，通常只牽涉到量子力學或蟲洞。
一些古老的神話描繪了跳躍至未來的人物。印度神話中，梵文史詩《摩訶婆羅多》提到卡卡德米國王的故事。故事中的國王前往天堂與創造神梵天會面，回到地球後發現已經過了許多年。佛教的《巴利三藏》提到時間的相對性，其中《弊宿經》講述佛陀一位主要門徒摩訶迦葉解釋天堂的時間流逝和地球不同。
《日本書紀》首次描述的日本故事〈浦島太郎〉講述一位名浦島太郎的年輕漁夫造訪了海底的宮殿，三天後回家時發現外界已經過了300年。
《後漢書·郡國志》中記載了〈爛柯山〉的故事：有個人上山砍柴，看到兩個人在下棋，便於一旁觀棋。他才觀棋不久，手上斧頭的握柄已經爛掉了，回家後更發現世間已過了百年。
早期的科幻故事的特點為讓角色沉睡多年，醒後發現身處改變了的社會，或被超自然現象送至過去。路易·薩巴斯欽·梅西耶所著的《2440年，一個似有若無的夢》（1770）、華盛頓·歐文所著的《李伯大夢》（1819）和愛德華·貝拉米所著的《回顧》（1888）等作品，就是用這樣的手法來進行時間旅行。
早期時間機器〈倒轉的時鐘〉是首批藉著時間機器進行時間旅行的故事之一，由艾華·佩奇·米謝爾所著，並於1881年刊登在《紐約太陽報》上。然而該時間機器的運作機制屬於幻想的範疇，此機器是一個不尋常的時鐘，它的時間會往回跑並將周圍的人送回過去。
古希臘時代的哲學家已經開始討論時間的本質，如巴門尼德提出「時間是幻覺」的觀點。幾個世紀後，牛頓支持絕對時間的概念，而同時代的萊布尼茲認為時間只是事件之間的關係，不能獨立表達。其中後者最終產生了相對論的時空觀，當下主義與永恆主義，許多哲學家認為，相對論意味著永恆主義，即過去和未來在真正意義上存在，而不僅僅是曾經發生或將要發生的變化。
當下主義是一個哲學學派，認為未來和過去對於現在只是已經發生或將要發生的變化，沒有真正的存在。這種觀點認為不存在可以前往的未來和過去，因此不可能進行時間旅行。
一般而言，絕對時間和空間的概念被認為與廣義相對論不相容：對於在不同時間發生的事件的絕對位置沒有普遍的真理，因此沒有辦法確定某一時間、空間中的某個點，在另一個時間是否處於所謂「相同的位置」，而且根據微分同胚不變原理，所有座標系統都處於平等地位。
如果能夠回到過去，時間旅人改變的任何事情都會和他出發時空的事實產生矛盾。時間旅人或其所採取的任何行動都是歷史的一部分，因此時間旅人絕不可能「改變 」歷史。時間旅人的行為可能是他們自己過去事件的原因，這可能會導致因果循環。
物理學中的時間旅行-根據狹義相對論和廣義相對論等，恰當的時空幾何或空間中特定的移動方式可能可以容許進行朝向過去或未來的時間旅行（如果能實現那樣的幾何和移動）。物理學家在技術論文中探討了封閉類時曲線（閉時曲線）的可能性。閉時曲線是世界線在時空中形成的閉環，容許物體回到自身的過去。廣相中有描述時空的方程式，已知有些方程式的解包含閉時曲線，如哥德爾時空。不過那些解物理上的可信性仍不確定。
許多科學社群認為不太可能實現回溯的時間旅行。某些廣相時空幾何容許超光速旅行，而那樣的時空幾何理論上容許進行回溯的時間旅行，如宇宙弦、允許雙向通行的蟲洞、阿庫別瑞引擎。根據半古典重力理論，考慮量子效應的情況下，廣義相對論在科學基礎上容許回溯的時間旅行；反之若不考慮量子效應，這些可能性便不存在。這些半古典論證使霍金架構出時序保護假說，暗示自然基礎法則會阻止時間旅行。
某些廣相時空幾何容許超光速旅行，而那樣的時空幾何理論上容許進行回溯的時間旅行，如宇宙弦、允許雙向通行的蟲洞、阿庫別瑞引擎。根據半古典重力理論，考慮量子效應的情況下，廣義相對論在科學基礎上容許回溯的時間旅行；反之若不考慮量子效應，這些可能性便不存在。這些半古典論證使霍金架構出時序保護假說，暗示自然基礎法則會阻止時間旅行。然而，缺乏完全統一了量子力學和廣相的量子重力理論的情況下，物理學家對此事無法給出明確的判斷。
超光速是一種速度比光速還快的概念，源自於相對論中對於定域物體不可能超過真空中光速的推論限制，光速成為許多場合下速率的上限值。在此之前的牛頓力學並未對超光速的速度作出限制。而在相對論中，運動速度和物體的其它性質，如質量甚至它所在參考系的時間流易等，密切相關，速度低於（真空中）光速的物體如果要加速達到光速，其質量會增長到無窮大因而需要無窮大的能量，而且它所感受到的時間流甚至會停止（如果超過光速則可能會出現「時間倒流」），所以理論上來說達到或超過光速是不可能的（至於光子，那是因為它在真空中永遠處於光速c，而不是從低於光速增加到光速）。但也因此使得物理學家（以及普通大眾）對於一些疑似超光速的物理現象特別感興趣。
廣義相對論以決定時空度規（距離函數）的場方程組描述宇宙。這些方程式有精確解，解裡包含了封閉類時曲線。閉時曲線是和自身相交的世界線，造成那個交點的因是過去的那個點，這個點未來的果也是該點，這情況和時間旅行類似。這種解首次被庫爾特·哥德爾提出，被稱為哥德爾度規。但這種解要求宇宙必須有某些物理特性，而有些特性是以前並沒顯示擁有的，如旋轉和缺乏哈伯膨脹。廣相是否對所有實際條件禁止閉時曲線這點仍在研究。
蟲洞是一種假想中扭曲的時空，是廣相中愛因斯坦場方程式的一個解。假想中，藉由可穿越蟲洞進行時間旅行的時間機器以下列方式運作：將蟲洞的一端用某種先進的推進系統加速到接近光速，再拉回原本所在的位置。另一種方法是將蟲洞的一個入口移到比另一個入口更大的重力場之中，再將它拉到另一入口附近的位置。因爲時間膨脹的關係，這兩種方法會讓蟲洞外部的觀察者覺得兩端的時間過得不一樣：被移動那端經過的時間比靜止那端來的少。
然而，蟲洞中時間流逝的方式和外部不同，無論兩端如何移動，蟲洞兩端的同步時鐘始終維持同步，穿越蟲洞的觀察者觀察到的也是如此。這代表進入被移動端的觀察者會在同一時間從靜止端出來，在外部觀察者看來即是回到了過去。這種時間機器有個重大限制，就是它最早只能回到最初創造機器的時候。本質上來講，它更像一條時間通道，而非能穿越時間的設備。而且，它不會允許時間機器的技術本身回到過去。
根據目前的理論，蟲洞若要讓物體穿越，必須存在具有負能量的物質，該種物質通常稱為異物質。技術上而言，蟲洞時空要求的能量分布違反了各種能量條件，如零能量條件、弱能量條件、強能量條件、主能量條件。然而，已知量子效應允許在可測量範圍內稍微違反零能量條件，而且由於量子物理學中的卡西米爾效應，許多物理學家認為負能量確實可能存在。早期的計算表明需要的負能量非常大量，不過後來的計算顯示負能量的量可以任意小。
「沒有來自未來的時間旅人」是費米悖論的一種變體。就如沒有來自外星的訪客此事無法證明他們不存在，沒有時間旅人也不能證明物理上不可能進行時間旅行。情況可能是這樣：物理上可能可以進行時間旅行，但從未發展出這樣的技術，或者使用該技術的人很小心不讓人們發現。卡爾·薩根曾說，時間旅人可能存在，但他們偽裝成不在一樣，或不被認為是時間旅人。某些版本的廣義相對論表明，時間旅行或許只能在某個以某種方式扭曲的時空區域中進行，因此時間旅人不能回到該區域存在之前的時間。史蒂芬·霍金表示，這可以解釋為何世界尚未出現大批「來自未來的遊客」。
曾有多項實驗嘗試吸引未來的人藉由時間機器（如果發明了的話）回到現在，並向現時的人們展示該技術，如珀斯的目的地日、麻省理工學院的時間旅人大會等活動。他們大力宣傳時間旅人見面活動的時間地點，並設置永久性的廣告。1982年，位於馬里蘭州巴爾的摩一個自稱Krononauts的團體，舉辦了未來訪客的歡迎會。這些實驗只可能證明時間旅行存在（無法證明時間旅行不存在），但目前為止沒有成功過：已知沒有時間旅人參加任何一次活動。從某些版本的多世界詮釋看來，也可能是未來人確實有回到現在，但那是不同於這個世界的平行宇宙。
大量可觀察的證據支持狹義相對論的時間膨脹和廣義相對論的重力時間膨脹，如著名且易於重現的大氣緲子衰變觀測。相對論表明，光速對於所有參考系的觀察者都是不變的，永遠都一樣。時間膨脹則是光速不變的直接結果。時間膨脹在某種意義上可視為「進入未來的時間旅行」：一個人可利用時間膨脹使自己的時間流逝得比其他地方慢；也就是自己經過較少時間，而其他地方流逝的時間較多。這可以藉由以相對論性速度行進或藉重力的效應實現。
由於相對同時，對於兩個相同且相對於彼此移動而不加速的時鐘，兩個時鐘都會覺得另一個時鐘更慢。但是，如果一個時鐘加速，則對稱性會被破壞，從而導致一個時鐘經過的時間少於另一個時鐘。雙胞胎悖論描述了這一點：一個雙胞胎留在地球上，而另一個雙胞胎在太空加速到相對論速度，最後折返回地球；由於加速期間經歷的時間膨脹，旅行雙胞胎的年齡小於留在地球上的雙胞胎。廣義相對論將加速度的影響和重力的影響視為等效，並表明時間膨脹也發生在重力井中：時鐘在井中處的位置越深，時間過地越慢；校準全球定位系統衛星上的時鐘時必須考慮到這個效應，而且該效應會使處在黑洞等大重力井不同距離處的觀察者老化速率有著顯著差異。
根據這個原理，時間機器可以是直徑5公尺但有木星質量的球殼。位於其中心的人的時間會比遠處的人慢四倍，也就是以四倍的速度向未來前進。不過短時間內，人類還無法發展出將大型行星的質量擠進如此小的結構的技術。現有的技術只能將人類旅人的年齡減緩極小的時間（比起地球上的同伴），目前的紀錄為宇航員謝爾蓋·阿夫傑耶夫，比地球上的人少了20毫秒。
虛構作品中的時間旅行-科幻作品和媒體中的時間旅行主題通常可分為三類：不可變時間軸、可變時間軸、互動多世界詮釋中的架空歷史。虛構作品中的時間軸（timeline）通常是指歷史中所有物理事件，因此在可以改變事件的時間旅行中，時間旅人的行為會改變或創造新的時間軸。時間軸在這裡的意思與平常不同，不是說明特定事件系列的圖表。這個概念和相對論所說的世界線不同。世界線指的是整個歷史，將其視為單一物件。