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时间旅行或称时空旅行、时光旅行或穿越时空等，泛指人或物体由某一时间点移至另一时间点，类似在空间中的移动。所有事物都顺着时间一分一秒地自然前进，因此这里的时间旅行单指违反这种自然时间变化的方式：前往未来，或是回到过去。这在哲学和虚构作品中是广为人知的概念。时间旅行通常借着存在于假想中的时间机器进行，这概念因1895年H·G·威尔斯的小说《时间机器》而普及起来。根据目前的物理学，无法确定是否可能进行回溯时间旅行（回到过去）；而在狭义相对论和广义相对论的架构下，朝向未来的时间旅行已被透彻了解，且是经过大量观测的现象。然而，现今的科技无法让一物相对于另一物的时间超越或延迟超过几毫秒。至于回溯的时间旅行，找到允许这件事的广义相对论解不是不可能，但符合该解的条件可能在物理上无法达成。理论物理学对时空旅行的支持非常有限，通常只牵涉到量子力学或虫洞。

概念的历史

一些古老的神话描绘了跳跃至未来的人物。印度神话中，梵文史诗《摩诃婆罗多》提到卡卡德米国王的故事。故事中的国王前往天堂与创造神梵天会面，回到地球后发现已经过了许多年。佛教的《巴利三藏》提到时间的相对性，其中《弊宿经》讲述佛陀一位主要门徒摩诃迦叶解释天堂的时间流逝和地球不同。《日本书纪》首次描述的日本故事〈浦岛太郎〉讲述一位名浦岛太郎的年轻渔夫造访了海底的宫殿，三天后回家时发现外界已经过了300年。《后汉书·郡国志》中记载了〈烂柯山〉的故事：有个人上山砍柴，看到两个人在下棋，便于一旁观棋。他才观棋不久，手上斧头的握柄已经烂掉了，回家后更发现世间已过了百年。

科幻

早期的科幻故事的特点为让角色沉睡多年，醒后发现身处改变了的社会，或被超自然现象送至过去。路易·萨巴斯钦·梅西耶所著的《2440年，一个似有若无的梦》（1770）、华盛顿·欧文所著的《李伯大梦》（1819）和爱德华·贝拉米所著的《回顾》（1888）等作品，就是用这样的手法来进行时间旅行。

物理学中的时间旅行

根据狭义相对论和广义相对论等，恰当的时空几何或空间中特定的移动方式可能可以容许进行朝向过去或未来的时间旅行（如果能实现那样的几何和移动）:499。物理学家在技术论文中探讨了封闭类时曲线（闭时曲线）的可能性。闭时曲线是世界线在时空中形成的闭环，容许物体回到自身的过去。广相中有描述时空的方程，已知有些方程的解包含闭时曲线，如哥德尔时空。不过那些解物理上的可信性仍不确定。

时间膨胀

大量可观察的证据支持狭义相对论的时间膨胀和广义相对论的重力时间膨胀，如著名且易于重现的大气μ子衰变观测。相对论表明，光速对于所有参考系的观察者都是不变的，永远都一样。时间膨胀则是光速不变的直接结果。时间膨胀在某种意义上可视为“进入未来的时间旅行”：一个人可利用时间膨胀使自己的时间流逝得比其他地方慢；也就是自己经过较少时间，而其他地方流逝的时间较多。这可以借由以相对论性速度行进或藉重力的效应实现

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