假如，在以每秒钟150，000哩的速度（对静止的观察者而言）前进的一艘宇宙飞船上，有位宇航员向同一前进方向发射了一枚速度为每秒150）000哩的投射器。常识告诉我们，静止的观察者可能认为，这个投射器的速度是每秒300，000哩）——简单地将这两个速度相加。可这会比光速（每秒钟186，281哩）还要快，根据爱因斯坦的相对论，这是不可能的。相对论公式告诉我们，假如这位静止的观察者测量这个投射器的速度，可能仅仅为每秒钟181，994哩，每秒钟只比飞船快了不到32，000哩。怎么会失去速度呢？其答案就深藏在空间和时间的本质中，它向我们提供了一个重要启示，也许有一天，我们可以沿着时间进行最为遥远的旅行。
时间就像一条奔流不息的河流，与我们的活动无关。这种对时间的看法，就是长期以来为人们所承认的，或者已经被当作是常识的观点。我们主观对时间的感觉无疑是不同的，不仅因人而异，就是同一个人也不相同，它取决于每个人的情绪。（在你嬉戏的时候，时光就过得飞快。）然而，大多数人都认为，有一种内在的、绝对的、客观的实际物质存在，时间就在其中无情地流逝着。一切能将这个“流”加速、阻滞或者改变的说法，不论采用什么方法，好像全都纯粹是幻想。但是，科学家们现在却在谈论一种可以被压缩或拉长的弹性时间。他们偶尔也讲到有些奇怪的地方，时间在那儿是静止的，即有可能停止不动，在依靠技术条件进行旅行时，人们能看见逆着时间运动的亚原子粒子。
上述这艘宇宙飞船和投射器的简单例子，称作时间膨胀的弹性时间形式，有许多资料为证。这是可能的，因为，根据相对论，空间和时间的关系相当密切。一方不能没有另一方面存在。相对论中也说，空间和时间不是这种实际物质的根本成分。恰恰相反，它们是具有伸缩性的，取决于观察者的运动状态。所以在上述例子中，投射器一方面每秒钟几乎要比宇宙飞船快32，000哩，同时，每秒钟也比宇宙飞船快150，000哩。
假如，静止的观察者能够瞧见宇航员进行测量，这种矛盾就不会出现。越是接近光速，宇宙旅行家也就越是显得缓慢。他的表将走得更慢（心跳及所有其它生命过程也都如此），这时他的尺子也好像变得更短了。他的每一分钟一用地球上的时间来计算——将持续得更长，这就是时间膨胀的意义。他的运动速度越是接近光速，他的表也就会走得越慢，他的尺子也将变得越短。如果他能达到光速，他的尺子和他的飞船就会缩小得不复存在，时间也可能一起停止了。由于有这种奇怪的作用，当我们的宇航员用他那缩短了的尺子和变慢了的秒表（现在是一分钟等于两分钟）来测量这个投射器的速度时，与进行正常测量的静止观察者相比，他将得出一个较高的答数。当然，在这个宇航员看来，他的时间标准和尺子是十分正常的。这就是说，宇宙中其他任何人的速度都减慢了，长度都缩短了。
谈到此处，这篇文章的99%的读者都会喊起来：“不！宇宙中的任何人都被加速了！”我只能回答：尽管常识使这种说法像真理，可有知的人则认为：（对于这个宇航员来说）任何人都似乎变慢了。相对论使我们超脱了自己的经验，这种经验是常识赖以存在的基础。因此，我们在正常情况下所造成的推理错误，便立刻得到纠正。假如我们能走得比光还要快，时间真的就会倒流。我们的宇航员可以进行这样一次往返旅行，在出发的前一天回来。这件事情一直被认为是不可能的。但是，正如我们以后所见，在一定条件下，这种情况的的确确会出现。如果不是在许多实验室里经过多次验证，任何与我们每天每日的经验相抵触的具有深远意义的理论都不可能加入科学思想的主流。这里，重要的是相对论对时间的影响。
相对论断然摧毁了一向被认为合理的绝对时间概念，打开了通向更令人迷惑的具有伸缩性的时间概念的大门，这取决于观察者的运动状态。
因此，我们已经发现了一种时间旅行形式。如果人们简单地（或者并不是那么简单地）将速度加大到接近光速，时间就会走弯路。假如一位宇航员，在他20岁生日时，起身以98%的光速向附近一颗距离25光年的星球进行往返旅行。他可能留下一位孪生兄弟，一位20岁的妻子和一个一岁的儿子。
在他返回时，我们的宇航员会发现，刚好是在他32岁生日时回到地球。然而，当他步下宇宙飞船时，也将发现，他的孪生兄弟这时是73岁了，他的妻子也已经享受了六年的社会救济金，而他的婴儿已经是使他有三个孙子的成年儿子了。
人们越是接近光速，这种效应也就越是明显。例如，按照99.999%的光速旅行时，这种作用会更加突出，我们的宇航员甚至只用几年的时间就能够环航整个银河系，这时在地球上可能已经过去了300，000年。在进行这样的旅行时，用火箭作动力，消耗的能量将比整个地球有史以来所消耗的多几百万倍，这在原则上是可能的。
到现在为止，有些读者仍然对前面所列举的孪生兄弟一例不理解：“为什么飞船里的那个孪生兄弟的年纪增长得较慢呢？如果速度是相对的，人们可以认为地球是在走开，而飞船是不动的啊！这样一来，地球上人们的年龄不就变慢了吗？”这个问题正是孪生兄弟这个佯谬问题的关键。另外，当地球上的观察者看见宇宙飞船中的时钟变慢时，从飞船里观察，则地球上的时钟也全都好像走慢了。如果两个观察员在整个旅行中都相互监视，在某段时间，为了向宇宙飞船中的观察者说明时间的混乱和造成的年龄记述不同，地球上的这些时钟，必然会像是加速了。这种情况的确是要出现的，但它只在地球上发生。因为只有宇宙飞船在加速，所以大自然只向宇宙飞船授予了时间膨胀的礼物，这个佯谬就好像得到了解决。尽管这是哲学问题，用时间膨胀向未来进行单程旅行已经在高能物理实验室中得到充分的证实，现在也被认为是铁证如山了。
尽管对这种时间旅行形式大多数人还不能接受，它也预示着宇宙中真会有奇迹，并且打开了更令人感到奇特的效应的大门。
1915年，爱因斯坦将他的狭义相对论发展成今天的广义相对论。这一理论的主要先决条件之一就是在一个巨大物质附近，空间 - 时间“纤维”本身是弯曲的。这种弯曲又将影响一个物体的运动，因而被证明是一种力。在这里，这种力就是引力。
早在1919年，阿瑟 · 艾丁顿（A. Eddington）爵士看到通过太阳附近的星光发生偏移，证实了围绕引力物质的空间- 时间有弯曲。后来，科学家们利用精度很高的原子钟证明了，在引力场出现时，时间就在实际上被减慢了。其影响之小是惊人的，要经过200，000年，地球表面的钟才会比地球上空1哩处的钟慢1秒。
这样小的影响对于一个未来进行时间旅行的人会有什么意义呢？不可能有什么意义。但是，我们现在知道，引力和时间是密切相关的，我们需要找到更强大的引力源，空间中的确充满了这种引力源。我们必须寄希望于恒星，但这不是通常所说的那种恒星。那些像太阳一样的恒星，能够对放大的时间膨胀产生影响，由于其密度低，这种影响还是极其微小的。现在我们要寻找的恒星就是那些已经耗尽了它们的数量庞大的“核”燃料，并且已经散失了能量，而且密度完全由自身引力场所决定的恒星。这些恒星，根据它们最初的质量，被分为三类：白矮星、中子星和黑洞。这些被压缩的恒星物质的超密团，现在成了恒星僵尸，可能是通向宇宙的遥远角落的大门，也可能是通向遥远的未来与过去的时间大门。
在这三类星之中，最有可能使时间旅行者用几分钟代替几小时的，就是宇宙所有天体中最为奇特的黑洞。假如，一颗质量至少是太阳三倍的恒星，在塌缩后，引力造成的压力将压倒一切阻力，这颗恒星将不停地塌缩，一直到它的密度和引力场使任何物质也逃脱不了为止，甚至连光也包括在内。由于连光都不能逃脱，我们也就永远不可能看见塌缩的恒星，因而将其命名为黑洞。
若是一颗质量10倍于太阳的恒星，当它塌缩到直径为18哩时，这种状况就会出现。它的直径所确定的圆表面被称作均匀水平面。但是，由于没有已知的物质来阻止，它就继续塌缩下去。在不到几分之几秒的时间，所有的物质就被挤压成一个无穷小的点，称作奇点。在那里发生的事情已经完全超出了我们物理学的范畴，因为在那儿，时间与空间都不存在了。与此同时，在这个均匀的水平面之后，对时间膨胀产生了无限的影响。对于观察一艘探险的宇宙飞船的观察家，这意味着，时间将完全停止了。宇宙飞船好像走得越来越慢，最后停止在那个水平面，外部的观察家绝不可能看见它穿过去。
但是，在我们的宇航员看来，从时间的角度讲，好像十分正常，即便他会感到引力定期涨落的力量令人极不舒服。他一个劲地加大速度，穿过这个均匀的平面，最后用67%秒的时间碰到了这个奇点，于是它也就不再存在了（物理学家们对这最后一句话的含义尚在争论）。
就在我们无畏的宇航员穿过这个均匀平面之前的一瞬间，宇宙所有的生命都会在他之前消失。
然而，这里另有一种单程时间旅行的方法。你只需接近一个围绕黑洞的均匀水平面（但要保持理智，不能有判断错误），而你将把自己猛烈地投放出去。对于这种旅行，没有任何佯谬可谈。时间只是在接近黑洞时才有所不同，不像在平坦的宇宙中那样。还有，这并不是一种非常激动人心的时间旅行，因为你永远也不可能回到你出发的那个时间了。
往返时间旅行怎样呢？
对于往返时间旅行，最常见的争论就是人所共知的祖父的佯谬。时间旅行者刚好没到达他祖父母相遇的那一刻，这就是说，那时他自己根本没有出世，因而他不可能不让他的祖父母相见，要么这意味着他已经出生，等等。这里，显然是对偶然性的基本原理的亵渎。当人类的推理概念面对这种传统数量关的时候，首要的就是放弃这种时间旅行。但是，我们必须首先倾听一下哲学家们和科学幻想小说作家们对此要说些什么。
约翰·格里宾（J. Gribbin）博士在他的《时间的弯曲》—书中用下面一些论点批驳了这种草率的“放弃”：“这完全是一种哲学家的观点，它取决于对宇宙特性的信任。可以用同样的方法来相信关于上帝的宗教，或者任何赞成不可知论的推理性论述。我们通过人类的推理概念来否定某种因果作用，对人类思想的认识，要比对宇宙的物理特性的认识更为深刻。”
受到挑战的因果论
但是，假如可以抛弃因果关系，很多科学上最受珍视的定律便可以轻易地抛弃，因为它们全都是以因果关系为基础的。如果这些科学定律可以被抛弃，那么我们就没有理由相信这种理论模式，也不可能预见这种因果关系所亵渎的物理学机器了。当代物理学家发现，有什么东西好像是在公然反对能量守恒定律，例如，他们正在疯狂地寻找一种可以替代的解释，而且，现在他们也已经发现了一个。当某种事情像成为问题的因果论一样被提出来时，我们不也应当这么做吗？
可能，宇宙的性质就是根据这样的因果定律，存在于我们每天每日经久不变的经验中，牛顿的运动定律就是这样奏效的。我们的确不知道。现在，我们正在开始看到宇宙的真正性质，仍然要到将来才能使我们大吃一惊。
例如，以谜一般地旋转着的黑洞为例。我们首先应当指出，完全可以将黑洞说成只有三种物理属性：质量、角动量（旋转速度）及电（或磁）荷。前面讨论的黑洞是一种最简单的形式。它仅仅具有质量。因为实际上，所有的恒星都旋转到某种程度，在塌缩的过程中，这种旋转速度在增大，人们认为：不旋转的黑洞可能极为罕见。但是，有胆识的时间旅行者，还需要更加详细地了解这些旋转的黑洞。
根据理论预见，如果这个黑洞的质量十分大，人们可以穿过一个旋转着的黑洞的水平面，突然进入另一个没有遭到损害的宇宙。只要采取一条精确的航线，我们的宇航员就有可能突然进入一个未来的宇宙或者过去的宇宙（与我自己全然无关），一个负的空间和反引力构成的负宇宙，或者我们的不同时间的宇宙。这些令人震惊的可能性，在威廉· 考夫曼（W. Kaufmann）的杰作《广义相对论的宇宙先锋队》—书中进行了详细的讨论。
这些古怪的效应是真的吗？或者如果不真的以实际物质为基础，不是超出了数学家的计算能力吗？比如，假设一个木匠必须求出一个面积为256平方英尺的正方形房间的长度，他的答案只能是16，即256的平方根。但256的平方根可能是正16或负16。因为负16英尺的长度没有实际意义，我们这位木匠就只选择正值。事实上，他这么做的时候未加任何思索。只有物理学家和哲学家才去琢磨这些结果，因为他们相信，大自然是由严格的数学模式所充分代表并规定的唯一形式。的确，由于物理学家对于数学模式要向我们讲述的内容进行了艰苦地研究，人们发现了自然界的许多基本粒子。
这样一位物理学家就是哥伦比亚大学的盖拉尔德·芬伯格（G. Feinberg），他对相对论的数学进行了悉心地钻研。芬伯格指出，与一般人的信念相反，超光速旅行是被这种等式所排除的。就连按光速旅行也是不允许的。因为，我们都只在比光速慢的条件下存在，我们将被永远不能逾越的“光障”隔离在这种状态中。
但是，芬伯格所指出的这个屏障有两个含义。假设有一种粒子总是在以比光速还快的速度存在。这些粒子被芬伯格称作超光速粒子，在理论上就会遵循相对论等式的规律。这时，对于超光速粒子来说，光速就是它可以达到的最低速度。同时，超光速粒子在最低能量状态下，会以无穷大的速度运动。当然，我们感兴趣的，是超光速粒子与时间之间存在着什么关系。就像我们接近光速时，时间减慢一样，超光速粒子也必定如此。但有一点是特别不同的。超光速粒子世界的时间甚至可能倒退。我们又和因果律的原则背道而驰了。所以，有些物理学家不承认超光速粒子是一种数学上的怪胎，就像3 P位木匠认为负16呎没有意义一样。
宇宙射线雨
超光速粒子有证据吗？在1973年，两位物理学家罗杰 · 克雷（R. Clay）和菲利普 · 克劳茨（F. Crouch）研究了次高能宇宙射线雨，它们是地球上层大气中的原子和原始宇宙射线碰撞所产生的。假设有超光速粒子存在，并且可以作为这种碰撞产生的副产品。克雷和克劳茨推断，它们应当在这种宇宙射线合成之前到达，因为宇宙射线仅仅能够以接近光速的速度传播。这正是物理学家们在检查了1，000多次的宇宙射线雨之后所发现的东西，是在宇宙射线到来之前的短暂时间内检测到的。它并不证明超光速粒子存在，但却提示人们，有这种可能。
人们会推测，如果有超光速粒子存在，那么反超光速粒子呢？获得诺贝尔奖金的物理学家里查德· 费因曼（R. Feynman）—度曾说，反电子（正子）可以在电子运动的后面同时看到。如果我们在超光速粒子向前运动的后面也同时看到反超光速粒子，该是多么令人震惊的啊；我们能既承认超光速粒子又承认因果律吗？
有些物理学家推测，整个超光速粒子世界可能在光障的另一侧存在。也许人们将能接近光速，然后把这个屏障开出一条隧道，通到超光速粒子世界，就不必进行光速旅行了吧。在超光速粒子世界中，我们可以“嗖一嗖”地发着啸音通过时间和空间，然后再开出一条隧道，在我们需要的任何时间和空间返回我们原来的宇宙。如果觉得这件事情木不实际，就想想现代电子学中使用的那些密密麻麻的器件吧，看看它们是怎样将能量由一种状态值变为另一种状态值，却不经由任何一个中介值，电子例行地从电障的一侧走到另一侧，却从来也不必穿过它。
我们发现，自己是处在科学的一个非常奇怪的门槛上。在这儿，我们宇宙的最好模式正在向我们最坚固的逻辑原则挑战。现在，宇宙好像要比我们先前的设想奇特得多。我们的数学为往返时间旅行提供了可能，甚至常常提出建议，而且在科学幻想王国中，对于大多数情况来说，对于佯谬的验证、也支持这种观点。
科学幻想小说作家已经提出了一种称之为平行宇宙的现象，以解释这个佯谬。在这一构想中，实际物质是由数量无限大的时间-空间轨迹组成的，它们反映过去了的事件的一切可能的结果。因此，在那个祖父佯谬中，时间旅行者在一个宇宙中已经出生，而在另一个宇宙中却还没有出生。
在另一构想中，这种实际物质甚至可能只是由一种数量无限多的，不全都互相隔绝的空间- 时间层组成的。假设如此，人们就可以相信，信息可能由一层漏入另一层。
在科学的事实中，并没有发现平行宇宙的概念，因而也就不能太认真。但是，也不能完全排斥。当我们回想起过去是怎样犯错误的时候，我们就应当准备接受新的实际物质的概念。这些概念将必须加以说明，因而我们构想得很严密的科学定理将必然重新被说成是要与超空间和超时间的新的实际物质相联合。比如，能量守恒定律就很可能必须加以扩展，以解释穿过时间进出我们宇宙的能量传输问题。
量子物理学揭示了物质和能量是不连续的，而是包含着构成宇宙的大结块及相互无联系的小结块。空间- 时间本身会形成单气吗？假如将空间 - 时间加以量子化，一些与黑洞有关的数学问题就可以避免。而且，甚至可能存在着更为激动人心的时间旅行的可能性。那么，在可以预见的未来，真有这种时间旅行的可能性吗？眼下的答复是：我们的确不知道。我们已经对可能最后回答这一问题的理论物理学边缘的某些方法进行了推测，而现在，我们将必须等待，看看新的物理学机器会带来什么。
[Science Digest，1982年9月]