การเดินทางข้ามเวลา
ฟิสิกส์ควอนตัม
ดูบทความหลักที่: กลศาสตร์ควอนตัมของการเดินทางข้ามเวลา ปรากฏการณ์ในทางกลศาสตร์ควอนตัม เช่น การเคลื่อนย้ายสสารเชิงควอนตัม (Quantum teleportation), ปฏิทรรศน์อีพีอาร์ (the EPR paradox) หรือ การพัวพันกันเชิงควอนตัม (หรือ ควอนตัมเอนแทงเกิลเมนต์ (Quantum entanglement)) อาจจะมีปรากฏให้เห็นอยู่ในเรื่องราวเกี่ยวกับการสร้างกลไกที่ช่วยทำให้เกิดการติดต่อสื่อสารระหว่างกันและกันในระยะทางที่ไกลมาก ๆ เช่น ในระยะทางระหว่างดวงดาว ที่มีอัตราเร็วมากกว่าแสง (FTL) หรือ ในเรื่องของการเดินทางข้ามเวลา, และในความเป็นจริงแล้วการตีความบางส่วนของกลศาสตร์ควอนตัม เช่น การตีความแบบโบห์ม (Bohm interpretation) เข้าใจว่าข้อมูลบางอย่างจะถูกแลกเปลี่ยนกันระหว่างอนุภาคอย่างทันทีทันใดเพื่อที่จะรักษาความสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคเอาไว้ ปรากฏการณ์นี้จะถูกเรียกว่า "การกระทำของผีจากระยะไกล" (spooky action at a distance) โดยผู้ที่ให้คำจำกัดความนี้ก็คือ ไอน์สไตน์ ดูบทความหลักที่: ปรัชญาของปริภูมิและเวลา ทฤษฎีของการเดินทางข้ามเวลาจะเต็มไปด้วยคำถามเกี่ยวกับเรื่องของเหตุภาพ (causality) และปฏิทรรศน์ ปฏิทรรศน์คุณปู่ (The grandfather paradox) ดูบทความหลักที่: ปฏิทรรศน์คุณปู่ เรื่องหนึ่งที่มักจะนำไปสู่การสนทนาในทางปรัชญาเกี่ยวกับเวลาคือความคิดที่ว่า, ถ้าใครคนใดคนหนึ่งสามารถที่จะย้อนเวลากลับไปได้, ความขัดแย้งหรือปฏิทรรศน์จะเกิดขึ้นเป็นผลตามมา ถ้านักเดินทางข้ามเวลาได้ทำการเปลี่ยนแปลงสิ่งต่าง ๆ ตัวอย่างที่ดีที่สุดของเรื่องนี้คือปฏืทรรศน์คุณปู่และแนวความคิดเรื่อง ออโต้เอนแฟนทีไซด์ (autoinfanticide) (คำอ่านในภาษาเยอรมัน เอาท์โทเอนแฟนทีไซด์) ออโต้เอนแฟนทีไซด์ (นิยายวิทยาศาสตร์) คือ การกระทำของการที่จะย้อนเวลากลับไปในอดีตที่ผ่านมาและฆ่าตัวเองให้ตายเมื่อยังเป็นทารก) ปฏิทรรศน์คุณปู่เป็นสถานการณ์สมมุติซึ่งนักเดินทางข้ามเวลาได้เดินทางย้อนเวลากลับไปและพยายามจะฆ่าคุณปู่ทางฝ่ายพ่อของเขาในเวลาก่อนที่คุณปู่ของเขาจะได้พบกับคุณยายของเขา ถ้าเขาทำเช่นนั้น, แล้วพ่อของเขาก็จะไม่ได้เกิดมา, และก็จะทำให้ตัวของนักเดินทางข้ามเวลาเองก็จะไม่ได้เกิดขึ้นมาด้วยเช่นกัน, ซึ่งในกรณีนี้ก็จะทำให้นักเดินทางข้ามเวลาก็จะไม่เคยที่จะได้ย้อนเวลากลับไปเพื่อที่จะได้ฆ่าคุณปู่ของเขาเลย ปฏืทรรศน์ในบางครั้งจะถูกกำหนดด้วย ออโต้เอนแฟนทีไซด์ ที่นักเดินทางข้ามเวลาได้ย้อนเวลากลับไปและพยายามที่จะฆ่าตัวเองให้ตายตั้งแต่ยังเป็นทารก ถ้าเขาจะทำเช่นนั้นเขาก็จะไม่ได้เติบโตขึ้นมาเพื่อที่จะได้ย้อนเวลากลับไปฆ่าตัวเองให้ตายตั้งแต่เมื่อครั้งยังเป็นทารก การพิจารณาในเรื่องนี้เป็นสิ่งที่สำคัญกับปรัชญาของการเดินทางข้ามเวลาเพราะนักปรัชญามีความสงสัยอยู่ว่าปฏิทรรศน์เหล่านี้จะทำให้การเดินทางข้ามเวลานั้นเป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้ นักปรัชญาบางคนได้ตอบคำถามเกี่ยวกับปฏิทรรศน์ที่เกิดขึ้นเหล่านี้โดยให้เหตุผลว่ามันอาจจะเป็นกรณีที่การเดินทางข้ามเวลาย้อนกลับไปสู่อดีตนั้นจะเป็นสิ่งที่เป็นไปได้ แต่มันจะเป็นสิ่งที่เป็นไปไม่ได้อย่างแท้จริงที่จะเปลี่ยนแปลงอดีตที่ผ่านมาแล้วไม่ว่าจะโดยในทางใดทางหนึ่งก็ตาม, เป็นแนวความคิดที่คล้ายกันกับที่นำเสนอ หลักการสอดคล้องในตัวเองของนาวิคอฟ ในวิชาฟิสิกส์ ปฏิทรรศน์แห่งภววิทยา (Ontological paradox) หลักการสอดคล้องในตัวเองของนาวิคอฟ (Novikov self-consistency principle), ที่ถูกตั้งชื่อหลังจากที่ อิกอร์ ดมิทรีอาวิช นาวิคอฟ (Igor Dmitrievich Novikov), ได้กล่าวว่า การกระทำใด ๆ, ที่เกิดโดยนักเดินทางข้ามเวลาหรือโดยวัตถุที่เดินทางย้อนเวลากลับไป, ที่เป็นส่วนหนึ่งของประวัติศาสตร์ตลอดช่วงระยะเวลาในระหว่างอดีตที่ผ่านมาแล้วจนถึงตอนนี้ และดังนั้นมันจึงเป็นสิ่งที่เป็นไปไม่ได้สำหรับนักเดินทางข้ามเวลาในการที่จะ "เปลี่ยนแปลง" ประวัติศาสตร์ในทางใดทางหนึ่ง การกระทำที่เกิดจากนักเดินทางข้ามเวลาอาจเป็นสาเหตุของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในอดีตของตัวเขาเอง, ซึ่งจะชักนำไปสู่ศักยภาพในการทำให้เกิดวงจรแห่งเหตุ (circular causation) บางครั้งก็เรียกว่า ปฏิทรรศน์พรหมลิขิต (predestination paradox), ปฏิทรรศน์แห่งภววิทยา, หรือ ปฏิทรรศน์เชือกถักรองเท้าบูท (bootstrap paradox) คำว่า ปฏิทรรศน์เชือกถักรองเท้าบูท เป็นคำเรียกที่นิยมจากหนังสือนวนิยายวิทยาศาสตร์ของ โรเบิร์ต เอ. ไฮน์ไลน์ (Robert A. Heinlein) เรื่อง "วัฏจักรเวลา" (By His Bootstraps) หลักการสอดคล้องในตัวเองของนาวิคอฟแนะว่ากฎเฉพาะแห่งของฟิสิกส์ (local laws of physics) ในขอบเขตอาณาบริเวณของกาลอวกาศที่มีนักเดินทางข้ามเวลาอยู่จะไม่มีความแตกต่างใด ๆ ไปจากกฎเฉพาะแห่งของฟิสิกส์ในขอบเขตอาณาบริเวณอื่น ๆ ของกาลอวกาศ นักปรัชญาชื่อ เคลลี่ แอล รอสส์ (Kelley L. Ross) ได้ระบุใน "ปฏิทรรศน์ของการเดินทางข้ามเวลา" ว่าในสถานการณ์ของปฏิทรรศน์แห่งภววิทยาที่เกี่ยวข้องกับวัตถุทางกายภาพ, อาจจะมีการละเมิดกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ รอสส์ใช้ภาพยนตร์เรื่อง ลิขิตรักข้ามกาลเวลา (Somewhere in Time) เป็นตัวอย่างที่ตัวละครที่รับบทโดย เจน ซีมัวร์ (Jane Seymour) มอบของแก่ตัวละครที่รับบทโดย คริสโตเฟอร์ รีฟ (Christopher Reeve) เป็นนาฬิกาที่เธอเป็นเจ้าของมานานหลายปีแล้ว, และเมื่อเขาเดินทางย้อนเวลากลับไปในอดีตเขาก็ได้ให้นาฬิกาแบบเดียวกันกับตัวละครเจน ซีมัวร์ เมื่อ 60 ปีที่ผ่านมา ดังที่รอสส์ได้กล่าวไว้ว่า: นาฬิกาเป็นวัตถุที่เป็นไปไม่ได้ มันฝ่าฝืนกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์กฎแห่งเอนโทรปี รอสส์ระบุว่าเอนโทรปีในนาฬิกาจะเพิ่มขึ้น นาฬิกาที่รีฟนำกลับมาจะถูกใช้จนเก่ามากกว่านาฬิกาที่ซีมัวร์ได้รับมา กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์เป็นที่เข้าใจกันโดยนักฟิสิกส์สมัยใหม่ในอันที่จะเป็นกฎทางสถิติ, ดังนั้น การลดลงของเอนโทรปีหรือการไม่เพิ่มขึ้นของเอนโทรปี (decreasing entropy or non-increasing entropy) จึงไม่ใช่สิ่งที่เป็นไปไม่ได้, เพียงแต่เป็นเรื่องยากที่จะเกิดขึ้น นอกจากนี้, เอนโทรปีจะเพิ่มจำนวนขึ้นในทางสถิติในระบบที่แยกตัวโดดเดี่ยว, ดังนั้นระบบที่ไม่โดดเดี่ยวดังเช่นวัตถุที่มีปฏิสัมพันธ์กับโลกภายนอกอาจทำให้วัตถุนั้นดูเก่าลงและลดการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปีในระบบและเป็นสิ่งที่เป็นไปได้สำหรับวัตถุที่มีเส้นโลก (world-line) อยู่ในรูปแบบของวงบ่วงปิดที่ถูกทำให้อยู่ในสภาพเดียวกันอยู่เสมอในจุดเดิมของประวัติศาสตร์ :23 กฎของการเดินทางข้ามเวลา รูปแบบการเดินทางข้ามเวลาในนิยายวิทยาศาสตร์และสื่อต่าง ๆ โดยทั่วไปจะสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภทใหญ่ ๆ ด้วยกัน (ขึ้นอยู่กับผลกระทบต่อวิธีการที่มีความแตกต่างกันอย่างยิ่งยวดและหลากหลาย) ซึ่งแต่ละประเภทสามารถแบ่งซอยย่อยต่อไปได้อีก อย่างไรก็ตาม, ไม่มีชื่ออย่างเป็นทางการสำหรับรูปแบบของการเดินทางข้ามเวลาในทั้งสองประเภทนี้, ดังนั้นจากแนวความคิดแทนที่จะถูกเรียกชื่ออย่างที่เป็นทางการก็จะเป็นการนำมาใช้กับข้อสังเกตเกี่ยวกับสิ่งที่อยู่ในแต่ละประเภทที่นักเดินทางข้ามเวลาจะอยู่ภายใต้กฏเกณฑ์นั้น (หมายเหตุ: การจำแนกประเภทเหล่านี้ไม่ได้อยู่ที่วิธีการของการเดินทางข้ามเวลาของตัวเอง, คือวิธีการที่จะเดินทางผ่านเวลา แต่จะเรียกชื่อตามความสนใจในกฎเกณฑ์ที่แตกต่างกันของสิ่งที่จะเกิดขึ้นกับประวัติศาสตร์มากกว่า) ตามที่ใช้ในส่วนนี้ เส้นเวลาหมายถึงเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นทางกายภาพทั้งหมดในประวัติศาสตร์, เพื่อที่ว่าในเรื่องของการเดินทางข้ามเวลานั้น เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นจะสามารถถูกเปลี่ยนแปลงได้, นักท่องกาลเวลาสามารถที่จะสร้างเส้นเวลาใหม่หรือปรับเปลี่ยนเส้นเวลาได้ตามใจชอบ