การเดินทางข้ามเวลา

การเดินทางข้ามเวลา  เป็นแนวคิดของการเคลื่อนไหวระหว่างจุดบางจุดของเวลา คล้ายกับการเคลื่อนที่ระหว่างจุดต่าง ๆ ในปริภูมิ (space) โดยวัตถุหรือบุคคล โดยทั่วไปแล้วจะใช้อุปกรณ์สมมติที่เรียกว่า จักรกลข้ามเวลา (time machine) การเดินทางข้ามเวลาเป็นแนวคิดที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในปรัชญาและนิยาย โดยเฉพาะนิยายวิทยาศาสตร์ แนวคิดของไทม์แมชชีนได้รับความนิยมจากนวนิยายเรื่อง "เดอะ ไทม์แมชชีน" (The Time Machine) ของ เอช. จี. เวลส์ ในปี 1895
การเดินทางข้ามเวลาเป็นแนวคิดเรื่องการเคลื่อนที่ (ที่มักจะทำให้เกิดขึ้นโดยฝีมือของมนุษย์) ระหว่างจุด 2 จุดที่มีความแตกต่างกันในห้วงเวลา หรือ ระหว่างห้วงเวลาหนึ่งไปยังอีกห้วงเวลาหนึ่ง ในลักษณะที่คล้ายคลึงกับการเคลื่อนที่ระหว่างจุด 2 จุดที่มีความแตกต่างกันในพื้นที่ หรือ ปริภูมิ (space) ในลักษณะย้อนสู่อดีตหรือมุ่งสู่อนาคต โดยไม่จำต้องประเชิญห้วงเวลาที่คั่นระหว่างจุดเริ่มต้นกับจุดหมายปลายทาง ซึ่งอาจอาศัยเครื่องมือทางเทคโนโลยีที่เรียกกันว่า "จักรกลข้ามเวลา" (time machine) ไม่ว่าจะเป็นแนวคิดในนิยายหรือสมมุติฐานก็ตาม
แม้การเดินทางข้ามเวลาได้เป็นหัวเรื่องยอดนิยมในบันเทิงคดีแนววิทยาศาสตร์ (science fiction) มาแต่ปลายคริสต์ศตวรรษที่ 19 และมีทฤษฎีมากหลายว่าด้วยวิธีเดินทางข้ามเวลา ทว่า บัดนี้ ตามกฎแห่งฟิสิกส์แล้วยังไม่ปรากฏว่ามีหนทางช่วยย้อนอดีตหรือลัดสู่อนาคตแต่ประการใด การเดินทางข้ามเวลาเป็นแนวคิดที่ได้รับการยอมรับในทางปรัชญาและในนิยายแต่ก็มีการยอมรับสนับสนุนที่จำกัดมากในทางฟิสิกส์ทฤษฎีที่มักจะใช้ร่วมกับกลศาสตร์ควอนตัมหรือทฤษฎีสะพานไอน์สไตน์–โรเซน (Einstein–Rosen bridge)
นวนิยายวิทยาศาสตร์ที่เขียนขึ้นในปี 1895 มีชื่อเรื่องว่า เดอะ ไทม์แมชชีน โดย เอช. จี. เวลส์ เป็นอุปกรณ์เครื่องจักรสำหรับใช้ในการเคลื่อนย้ายตัวละครเอกในเรื่องให้สามารถเดินทางผ่านข้ามกาลเวลาย้อนกลับไปในห้วงเวลาในอดีตหรือก้าวล่วงไปสู่อนาคตได้ตามแนวความคิดของการเดินทางข้ามเวลาที่เป็นแนวคิดในจินตนาการที่เป็นที่นิยมอย่างมากของสาธารณชนทั่วไปในยุคสมัยนั้น แต่มีเรื่องสั้นที่เขียนไว้ก่อนหน้านี้ คือ เรื่อง "นาฬิกาที่เดินถอยหลัง" (The Clock That Went Backward) โดย เอ็ดเวิร์ด เพจ มิทเชลล์ (Edward Page Mitchell) เป็นเรื่องซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้นาฬิกา โดยใช้วิธีการที่ไม่ได้ระบุเอาไว้อย่างแน่ชัดที่อนุญาตให้ชายสามคน สามารถเดินทางข้ามเวลาย้อนกลับไปสู่อดีตได้ รูปแบบที่ไม่ใช่เทคโนโลยีของการเดินทางข้ามเวลาได้ปรากฏตัวขึ้นในหลายเรื่องก่อนหน้านี้ เช่น นวนิยายของ ชาร์ลส์ ดิกคินส์ เรื่อง อะคริสต์มาสแครอล (A Christmas Carol)
ยังไม่แน่ใจว่าการเดินทางข้ามเวลาไปยังอดีตเป็นไปได้จริงหรือไม่ และการเดินทางดังกล่าวหากเป็นไปได้ อาจก่อให้เกิดคำถามเกี่ยวกับเหตุภาพ (causality) ก็เป็นได้ การเดินทางข้ามเวลาไปในอนาคต ซึ่งอยู่นอกเหนือความรู้สึกปกติของการรับรู้เวลา (the perception of time) เป็นปรากฏการณ์ที่สังเกตได้อย่างกว้างขวางและเข้าใจกันเป็นอย่างดีภายในกรอบของทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป อย่างไรก็ตาม การทำให้วัตถุหนึ่งเคลื่อนที่ไปข้างหน้าหรือทำให้มีช่วงเวลาล่าช้ากว่าสองสามมิลลิวินาทีเมื่อเปรียบเทียบกับอีกวัตถุหนึ่งนั้นไม่สามารถทำได้ด้วยการเดินทางไปยังจุดใดก็ได้ในกาลอวกาศมีการสนับสนุนที่จำกัดมากในฟิสิกส์เชิงทฤษฎีด้วยเทคโนโลยีปัจจุบัน สำหรับการย้อนเวลากลับไปในอดีต มีความเป็นไปได้ที่จะหาคำตอบได้ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปที่ยอมให้มันเกิดขึ้นได้ เช่น หลุมดำที่กำลังหมุนอยู่ การเดินทางไปยังจุดใดก็ได้ในปริภูมิเวลา (spacetime) มีการยืนยันสนับสนุนที่จำกัดมากในฟิสิกส์ทฤษฎี และมักจะเกี่ยวข้องกับกลศาสตร์ควอนตัมหรือรูหนอนเท่านั้น
ประวัติแนวคิดของการเดินทางข้ามเวลา.
มีตำนานโบราณปรัมปราบางเรื่องได้พรรณนาถึงตัวละครที่ก้าวข้ามเวลาล่วงหน้าไปในอนาคต ในตำนานของศาสนาฮินดู พระวิษณุปุรณะได้กล่าวถึงเรื่องราวของกษัตริย์ ไรวะตะ กกุดมี (Raivata Kakudmi) ผู้ซึ่งได้เดินทางไปสวรรค์เพื่อพบกับพระพรหมผู้สร้างโลกและรู้สึกประหลาดใจที่ได้ทราบว่ากาลเวลาได้ผ่านไปนานมากหลายยุคหลายสมัยเมื่อเขาได้กลับมายังโลก พระไตรปิฎกภาษาบาลียังได้กล่าวถึงสัมพัทธภาพของเวลา ในพระสูตรที่มีชื่อว่า ปายาสิราชัญญสูตร (Payasi Sutta) ได้เล่าถึงหนึ่งในพระอัครสาวกของพระพุทธเจ้าคือ พระกุมารกัสสปะ (Kumara Kassapa) ซึ่งได้อธิบายให้พระเจ้าปายาสิ (Payasi) ซึ่งเป็นกษัตริย์ที่มีความสงสัยได้ฟังว่า กาลเวลาบนสวรรค์ที่ล่วงผ่านไปนั้นมีความแตกต่างจากกาลเวลาบนโลกมนุษย์ นิทานญี่ปุ่นเรื่อง "อูราชิมะ ทาโร", ซึ่งเขียนขึ้นเป็นครั้งแรกในหนังสือกวีนิพนธ์เก่าแก่ชื่อว่า มังโยชู (Manyoshu) เล่าถึงชาวประมงหนุ่มชื่ออุราชิมะ-โนะ-โกะ (浦嶋子) ที่ได้ไปเยี่ยมชมพระราชวังใต้ทะเล หลังจากผ่านไปเป็นเวลาสามวัน เขาได้กลับไปบ้านที่หมู่บ้านของเขาและพบว่าตัวเองอยู่ในยุคอนาคต 300 ปี ซึ่งเขาถูกลืมไปแล้ว บ้านของเขาพังยับเยิน และคนในครอบครัวของเขาต่างก็เสียชีวิตกันไปหมดแล้ว
ไม่มีหลักฐานข้อมูลใด ๆ ในงานของนักประพันธ์ที่แสดงว่าควรจะได้รับการยอมรับว่าเป็นตัวอย่างแรกในเรื่องของการเดินทางข้ามเวลา เนื่องจากจำนวนของผลงานการเขียนของนักประพันธ์ในช่วงยุคต้น ๆ มีองค์ประกอบที่คลุมเครือไม่ชัดเจนเกี่ยวกับแนวทางในเรื่องของการเดินทางข้ามเวลา ในนิทานพื้นบ้านโบราณและตำนานที่เกี่ยวข้องบางอย่างเกี่ยวข้องกับสิ่งที่คล้ายกับการเดินทางข้ามเวลาไปในอนาคต ตัวอย่างเช่น ในตำนานของศาสนาฮินดู, มหากาพย์เรื่องมหาภารตะกล่าวถึงเรื่องราวของกษัตริย์ ริไวตะ (Revaita), ผู้ซึ่งได้เดินทางไปสวรรค์เพื่อพบกับพระพรหมผู้สร้างโลกและก็ต้องตกใจที่รู้ว่ากาลเวลาได้ผ่านไปนานมากเมื่อเขากลับมายังโลก
ในพระไตรปิฎกยังได้กล่าวถึงสภาพของห้วงเวลาที่แตกต่างกันไว้ในปายาสิราชัญญสูตร (Payasi Sutta) ซึ่งหนึ่งในพระอัครสาวกของพระพุทธเจ้า คือ พระกุมารกัสสปะ ได้อธิบายแก่พระเจ้าปายาสิ ผู้ที่มีความสงสัยได้ฟังว่า "สวรรค์ ของเหล่าเทวดาที่มีจำนวนสามสิบสามชั้นนั้น (ในพระสุตตันตปิฎก สวรรค์มีจำนวนทั้งหมด 6 ชั้น), จะมีสภาพของระยะเวลาที่แตกต่างกันและคนที่อาศัยอยู่ในที่นั้นจะมีอายุขัยคิดเป็นระยะเวลาที่ยาวนาน คือในช่วงระยะเวลาหนึ่งร้อยปีในโลกมนุษย์จะเท่ากับหนึ่งวันสำหรับพวกเหล่าเทวดาทั้งหลาย" ในศาสนาอิสลามมีการอ้างอิงเกี่ยวกับเรื่องของการเดินทางข้ามเวลาบางส่วน ในอัลกุรอานได้บอกเกี่ยวกับบุคคลหลายคนที่ไปนอนหลับอยู่ในถ้ำเพียงเพื่อที่จะตื่นขึ้นมาหลังจากเวลาได้ผ่านไปแล้ว 309 ปี นอกจากนี้ยังมีการอ้างอิงเกี่ยวกับความแตกต่างของเวลาที่มีสภาวะคือ "วันหนึ่งสำหรับพระเจ้า (อัลเลาะห์) เป็นหนึ่งพันปีของสิ่งที่คุณนับ (เวลาของโลกมนุษย์)" แนวคิดที่คล้ายกันที่ได้อธิบายไว้ในหนังสือพระคัมภีร์คริสเตียนเล่มใหม่ของปีเตอร์ที่สอง (Christian New Testament book of II Peter), ที่นักบุญปีเตอร์ได้กล่าวว่า "ด้วยองค์พระผู้เป็นเจ้า, หนึ่งวันเป็นเหมือนหนึ่งพันปีและหนึ่งพันปีก็เป็นเหมือนหนึ่งวัน." (2 เปโตร 3:08)
หนึ่งในเรื่องที่เป็นที่รู้จักที่จะเกี่ยวข้องกับการเดินทางข้ามเวลาไปสู่อนาคตอันยาวไกลอีกเรื่องหนึ่งคือนิทานของญี่ปุ่นเรื่อง "อุระชิมะ ทะโร" (Urashima Tarō), มีเรื่องราวปรากฏครั้งแรกอยู่ในพงศาวดารญี่ปุ่น "นิฮงโชะกิ" (Nihongi) (720) มันเป็นเรื่องของชาวประมงหนุ่มคนหนึ่งชื่อ อุระชิมะ ทะโร (Urashima Taro) ที่ได้เข้าไปเที่ยวชมพระราชวังใต้ทะเลและอยู่ที่นั่นเป็นเวลาสามวัน หลังจากที่ได้กลับมาและไปยังหมู่บ้านของเขาเขาพบว่าตัวเองอยู่ในช่วงเวลาที่ได้ผ่านไปเป็นเวลานานถึง 300 ปีในอนาคต, เขาพบว่าตัวเองได้ถูกลืมเลือนไปแล้วเป็นเวลานานจากผู้คนในหมู่บ้าน, บ้านของเขาได้กลายเป็นซากปรักหักพังและครอบครัวของเขาได้ตายจากกันหมดไปนานแล้ว อีกตัวอย่างหนึ่งที่เก่าแก่มากของประเภทของเรื่องราวทำนองนี้สามารถพบได้ในคัมภีร์โบราณของศาสนายิวชื่อว่า ทัลมุด (Talmud) กับเรื่องราวของนักการศึกษาผู้คงแก่เรียนคนหนึ่งชื่อว่า ออนนี แฮมมีเกิล (Honi HaM'agel) ที่ได้นอนหลับไปเป็นเวลา 70 ปีและตื่นขึ้นมาอีกครั้งในโลกที่ลูกหลานของเขาได้กลายเป็นปู่ย่าตายายและโดยที่เพื่อน ๆ และคนในครอบครัวของเขาทุกคนได้พากันล้มหายตายจากเขากันไปหมดแล้ว
เมื่อเร็ว ๆ นี้ วอชิงตัน เออร์วิง (Washington Irving) ได้เขียนวรรณกรรมเรื่องสั้นไว้ในปี ค.ศ. 1819 เรื่อง "ริป แวน วิงเคิล" (Rip Van Winkle) โดยเล่าว่า ชายคนหนึ่งชื่อ ริป แวน วิงเคิล ตามเนื้อเรื่อง ริป แวน วิงเคิลคือชาวนิวยอร์กยุคก่อนสงครามปฏิวัติอเมริกันซึ่งได้ภรรยาเป็นจอมจุกจิก วันหนึ่งเมื่อถูกวาจาหยาบร้ายของภรรยาทิ่มตำมากๆ เข้า ริปจึงหลบไปจูงหมาเดินเล่นบนภูเขา จนกระทั่งได้เจอกลุ่มคนแคระซึ่งชวนให้เขาได้ดื่มน้ำ น้ำนี้เองได้ออกฤทธิ์ทำให้ริปผล็อยหลับไปเป็นเวลายี่สิบปี ตื่นขึ้นมาอีกทีก็ตอนแก่ ครั้นเดินกลับไปที่หมู่บ้านก็พบว่าภรรยาของเขาตายไปแล้ว ส่วนลูกสาวของเขาก็ได้เติบโตขึ้นและแต่งงานแล้ว กระทั่งสงครามปฏิวัติอเมริกันนั้นได้รบกันเสร็จแล้ว สังเกตได้จากรูปประธานาธิบดีจอร์จ วอชิงตันบนข้างฝาบ้านซึ่งมาแทนรูปพระเจ้าจอร์จที่สามเดิม การนอนหลับยังอาจใช้เป็นวิธีการเดินทางข้ามเวลาได้อีก เช่น ในนวนิยายของ เอช.จี. เวลส์ เรื่อง The Sleeper Awakes, เป็นเรื่องของชายคนหนึ่งที่ได้ตื่นขึ้นมาหลังจากการนอนหลับจำศีลไปเป็นเวลานานถึง 200 ปี การนอนหลับเป็นเวลานาน มากกว่าการใช้เครื่องไทม์แมชชีนดังเช่นที่คุ้นเคยกัน จะถูกใช้เป็นวิธีการเดินทางข้ามเวลาในเรื่องราวเหล่านี้
การเดินทางข้ามเวลาไปในอดีตดูเหมือนว่าจะเป็นความคิดที่ทันสมัยมากกว่า แต่ที่มาของมันยังค่อนข้างคลุมเครือ นวนิยายจีนเรื่อง "ภาคเสริมสู่การเดินทางสู่ตะวันตก" ((ประมาณ ค.ศ. 1640) (A Supplement to the Journey to the West) (c. 1640) โดย ดง ยู (Dong Yue) ได้นำเสนอเรื่องราวของกระจกวิเศษและประตูหยกที่สามารถเชื่อมต่อจุดต่างๆ ในกาลเวลาได้ เรื่องราวหนึ่งในช่วงยุคต้น ๆ กับคำพูดเปรียบเปรยของการเดินทางข้ามเวลาไปสู่อดีต คือ บันทึกความทรงจำจากศตวรรษที่ยี่สิบ (Memoirs of the Twentieth Century) ที่เขียนโดย ซามูเอล แมดเดน (Samuel Madden) (ค.ศ. 1733), ซึ่งส่วนใหญ่เป็นชุดของจดหมายจากเอกอัครราชทูตอังกฤษในประเทศต่าง ๆ กับเสนาบดีฝ่ายการคลังของอังกฤษ, รวมทั้งการตอบกลับจดหมายเพียงไม่กี่ครั้งจากสำนักงานต่างประเทศของอังกฤษ, ทั้งหมดเป็นต้นฉบับที่เขียนขึ้นในปี ค.ศ. 1997 และปี ค.ศ. 1998 และอธิบายถึงสภาพของยุคสมัยนั้น (หมายถึงยุคอนาคตคือปี ค.ศ. 1997 และปี ค.ศ. 1998) อย่างไรก็ดี, เค้าโครงของเรื่องคือจดหมายเหล่านี้นั้นเป็นเอกสารที่เกิดขึ้นจริงที่ได้มอบไว้ให้กับผู้บรรยายโดยเทพารักษ์ประจำตัวของเขาในคืนหนึ่งในปี 1728; ด้วยเหตุนี้พอล อัลเกน (Paul Alkon) ได้ชี้ให้เห็นในหนังสือของเขา ชื่อ "Origins of Futuristic Fiction" ที่เป็นต้นกำเนิดของนวนิยายแห่งอนาคตว่า "นักท่องกาลเวลาคนแรกในวรรณคดีอังกฤษคือเทพารักษ์ ผู้ที่กลับมาพร้อมกับเอกสารของรัฐจากในปี ค.ศ. 1998 มาสู่ปี ค.ศ. 1728" แมดเดนไม่ได้อธิบายว่าเทพารักษ์ได้เอกสารเหล่านี้มาได้อย่างไร แต่อัลเกนยืนยันว่าแมดเดน "สมควรได้รับการยอมรับว่าเป็นคนแรกที่เขียนบรรยายในลักษณะที่เล่นกับแนวคิดอันล้ำค่าของการเดินทางข้ามเวลาในรูปแบบของสิ่งประดิษฐ์ที่ส่งย้อนกลับมาจากอนาคตเพื่อให้ค้นพบในปัจจุบัน" 
ในปี 1836 แอแล็กแซนเดอร์ แวลท์เมน (Alexander Veltman) ได้ตีพิมพ์เผยแพร่ Predki Kalimerosa: Aleksandr Filippovich Makedonskii (บรรพบุรุษของแคลิมีรอส (Kalimeros): แอแล็กแซนเดอร์, ลูกชายของฟิลิปแห่งมาซีโดเนีย (The Forebears of Kalimeros: Alexander, son of Philip of Macedon)), ซึ่งถือได้ว่าเป็นนวนิยายวิทยาศาสตร์ของรัสเซียที่เป็นต้นฉบับเป็นครั้งแรกและเป็นนวนิยายเรื่องแรกที่ใช้วิธีการเดินทางข้ามเวลา ในเนื้อเรื่องนั้นผู้เล่าเรื่องได้ขี่ ฮิปโปกริฟฟ์ (Hippogriff) เพื่อเดินทางไปยังดินแดนกรีซโบราณ (ancient Greece) เพื่อพบกับอริสโตเติลและร่วมไปในการเดินทางกับอเล็กซานเดอร์มหาราชก่อนที่จะเดินทางกลับไปในศตวรรษที่ 19
ในหนังสือรวมเรื่องนิยายวิทยาศาสตร์ชื่อเรื่องว่า ขอบเขตอันไกลโพ้น (1951) (Far Boundaries (1951)), บรรณาธิการ ออกิส เดอร์เลท (August Derleth) ได้ระบุเรื่องสั้นที่มีชื่อว่า "การหายตัวไปของโค้ชนักกีฬาคนหนึ่ง: ในการเกิดผิดยุคสมัย" (Missing One's Coach: An Anachronism) ที่เขียนขึ้นสำหรับนิตยสารวรรณกรรมในชื่อว่า ดับลิน (Dublin Literary Magazine) โดยงานเขียนที่ไม่ระบุชื่อผู้เขียน (นักเขียนนิรนาม) ในปี 1838, อันเป็นเรื่องราวของการเดินทางข้ามเวลาที่ใช้เป็นแนวทางการเขียนกันมากในช่วงยุคต้น ๆ ในเรื่องนี้, ผู้บรรยายที่กำลังรอรถอยู่ใต้ต้นไม้ต้นหนึ่งโดยที่จะมีครูฝึกกีฬาคนหนึ่งขับรถผ่านมาแวะรับซึ่งจะนำเขาออกมาจากตัวเมืองนิวคาสเซิล, แต่แล้วเมื่อจู่ ๆ ทันใดนั้น เขาก็พบว่าตัวเองนั้นได้ถูกส่งให้ย้อนเวลากลับไปเป็นเวลาเมื่อกว่าหนึ่งพันปีล่วงมาแล้ว
เครื่องไทม์แมชชีนในยุคแรก.
หนึ่งในเรื่องแรก ๆ ที่มีลักษณะของการเดินทางข้ามเวลาโดยใช้วิธีการของเครื่องจักรกลคือ เรื่อง "นาฬิกาที่เดินถอยหลัง" (The Clock that Went Backward) โดย เอ็ดเวิร์ด เพจ มิทเชล (Edward Page Mitchell)
มีทฤษฎีบางทฤษฎีที่โดดเด่นที่สุด ได้แก่ ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป, ได้แนะนำถึงรูปทรงเรขาคณิตที่เหมาะสมของปริภูมิ-เวลา, หรือรูปแบบที่จำเพาะเจาะจงของการเคลื่อนที่ในอวกาศ, ที่อาจอนุญาตให้มีการเดินทางข้ามเวลาไปในอดีตและอนาคตได้ถ้ารูปทรงเรขาคณิตหรือการเคลื่อนที่เหล่านี้เป็นสิ่งที่เป็นไปได้ ในเอกสารทางเทคนิค, นักฟิสิกส์มักหลีกเลี่ยงการใช้ภาษาที่ธรรมดา ๆ ของ "การเคลื่อนย้าย" หรือ "การเดินทาง" ผ่านช่วงเวลา ("การเคลื่อนที่" โดยปกติหมายถึงเฉพาะการเปลี่ยนแปลงในตำแหน่งเชิงพื้นที่เป็นพิกัดของเวลาที่แตกต่างกัน), และจะพิจารณาเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของ "เส้นโค้งปิดเสมือนเวลา" (closed timelike curves), ซึ่งเป็นเส้นโลก (worldlines) แบบลูปปิดในกาลอวกาศ ที่อนุญาตให้วัตถุสามารถย้อนกลับไปในอดีตของตัวเองได้แทน มีวิธีการแก้สมการของทฤษฎีสัมพัทธทั่วไปที่ทราบกันว่าสามารถอธิบายถึงปริภูมิ-เวลาซึ่งบรรจุเส้นโค้งปิดของเวลาเสมือนไว้ได้ (เช่น ปริภูมิ-เวลาแบบเกอเดิล (Gödel spacetime)) แต่ความมีเหตุผลทางกายภาพของการแก้ปัญหาเหล่านี้เป็นสิ่งที่มีความไม่แน่นอน
ทฤษฎีสัมพัทธภาพทำนายว่าถ้าใครคนใดคนหนึ่งเคลื่อนที่ออกไปจากโลกที่ความเร็วความสัมพัทธ์และย้อนกลับมายังโลก, เวลาจะผ่านไปบนโลกมากขึ้นมากกว่าเวลาสำหรับนักเดินทางนั้น, ดังนั้นในแง่นี้เป็นที่ยอมรับกันว่าสัมพัทธภาพช่วยให้มี "การเดินทางไปในอนาคต" (ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพนั้นมีวัตถุประสงค์คือ จะไม่มีคำตอบเพียงคำตอบเดียวว่าเวลาได้ผ่านไปจริง ๆ เท่าไหร่ในระหว่างการเดินทางไปและย้อนกลับมา, แต่มีคำตอบที่เป็นวัตถุประสงค์ที่ว่า เวลาที่เหมาะสม (proper time) นานเท่าใดสำหรับการได้รับประสบการณ์จากทั้งผู้สังเกตบนโลกและผู้เดินทาง, กล่าวคือ, แต่ละคนนั้นจะมีอายุกันคนละเท่าไหร่; ดู ปัญหาฝาแฝดพิศวง) ในทางตรงกันข้ามหลายคนในที่ประชุมนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าการเดินทางข้ามเวลาถอยหลังไม่น่าจะมีความเป็นไปได้อย่างสูง ทฤษฎีที่จะอนุญาตให้สามารถมีการเดินทางข้ามเวลาใด ๆ อาจจะเกิดปัญหาที่เกิดจากความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผลขึ้นได้ ตัวอย่างของปัญหาแบบคลาสสิกที่เกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์ของเหตุและผลคือ "ปฏิทรรศน์คุณปู่" (grandfather paradox) : จะเกิดอะไรขึ้นถ้าคนใดคนหนึ่งจะกลับไปในเวลาและฆ่าปู่ของตัวเองเสียก่อนที่พ่อของตนได้ถือกำเนิดขึ้นมา? แต่นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าความขัดแย้งดังกล่าวสามารถหลีกเลี่ยงได้, โดยมีความน่าสนใจจากหลักการอย่างใดอย่างหนึ่งหรือทั้งสองอย่างคือทั้ง หลักความสอดคล้องในตัวเองของนาฟวิคัฟ (Novikov self-consistency principle) หรือแนวคิดของเส้นทางแยกย่อยของจักรวาลคู่ขนาน (ดูส่วน 'ปฏิทรรศน์' ด้านล่าง) เช่น ใน การตีความแบบพหุโลกของเอเวอเรต-วีลเลอร์ (Everett–Wheeler many-worlds .interpretation)
การท่องไปในเวลา
สตีเฟน ฮอว์คิงได้ชี้ให้เห็นว่าการที่ไม่มีการปรากฏตัวของนักท่องเที่ยวจากในอนาคต คือ ข้อโต้แย้งถึงการดำรงอยู่ของการเดินทางข้ามเวลาด้วยตัวแปรของปฏิทรรศน์เฟอร์มิ แน่นอนว่านี่จะไม่เป็นการพิสูจน์ให้เห็นได้ว่าการเดินทางข้ามเวลาเป็นสิ่งที่เป็นไปไม่ได้ทางกายภาพ, เพราะมันอาจเป็นไปได้ว่าการเดินทางข้ามเวลานั้นมีทางเป็นไปได้ แต่มันอาจไม่เคยได้รับการพัฒนาเทคโนโลยีนี้ขึ้นมา (หรือไม่เคยใช้ความระมัดระวังรอบคอบในการพัฒนาเทคโนโลยีนี้); และถึงแม้ว่าอาจจะมีการพัฒนาขึ้นมาแล้วก็ตาม ฮอว์คิงยังตั้งข้อสังเกตอีกว่าในสถานที่แห่งอื่น ๆ นั้นการเดินทางเพียงครั้งเดียวอาจเป็นไปได้ในขอบเขตของปริภูมิ-เวลาที่โค้งงอในเส้นทางที่ถูกต้อง, และซึ่งถ้าเราไม่สามารถสร้างขอบเขตดังกล่าวไปจนกระทั่งถึงช่วงเวลาในอนาคต แล้วการเดินทางข้ามเวลาจะไม่สามารถที่จะเดินทางย้อนกลับไปก่อน ณ วันที่เริ่มต้นออกเดินทางจากมา ดังนั้น "นี่จะเป็นคำอธิบายว่าทำไมเราจึงยังไม่เคยเจอะเจอนักท่องเที่ยวจากอนาคตเลย" คาร์ล เซแกนยังเคยชี้ให้เห็นความเป็นไปได้ที่ผู้เดินทางข้ามเวลาอาจจะเคยมาเยี่ยมเยียนพวกเรา แต่จะมีการปิดบังอำพรางตัวในการมีอยู่ของพวกเขาอย่างไรหรือไม่นั้นก็ไม่ได้รับการยืนยันได้ว่าจะเป็นนักเดินทางข้ามเวลาตัวจริง เป็นเพราะว่ามันจะเป็นการนำการเปลี่ยนแปลงความต่อเนื่องของปริภูมิ-เวลาโดยไม่ได้ตั้งใจที่สามารถนำมาเกี่ยวข้องกับผลลัพธ์ที่ไม่พึงประสงค์กับนักเดินทางเหล่านั้น
สัมพัทธภาพทั่วไป
อย่างไรก็ตาม, ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปได้แนะนำถึงพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์สำหรับความเป็นไปได้ของการเดินทางข้ามเวลาย้อนอดีตในสถานการณ์ที่ผิดปกติบางอย่าง, แม้ว่าข้อโต้แย้งจากความโน้มถ่วงกึ่งคลาสสิค (semiclassical gravity) ชี้ให้เห็นว่าเมื่อผลควอนตัมรวมอยู่ในสัมพัทธภาพทั่วไป, รูเปิดเหล่านี้อาจจะปิดตัวเองลง ข้อโต้แย้งเหล่านี้ได้ทำให้ฮอว์คิงนำไปใช้ในการกำหนดการคาดคะเนการปกป้องของลำดับเหตุการณ์ (chronology protection conjecture), ที่ชี้ให้เห็นว่ากฎพื้นฐานของธรรมชาติจะป้องกันไม่ให้มีการเดินทางข้ามเวลาได้, แต่นักฟิสิกส์ไม่สามารถที่จะตัดสินใจได้ชัดเจนเกี่ยวกับประเด็นนี้โดยปราศจากทฤษฎีโน้มถ่วงเชิงควอนตัมที่จะเชื่อมเอากลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเข้าไว้ด้วยกันจนกลายเป็นทฤษฎีเอกภาพ (unified theory) หรือ ทฤษฎีแห่งสรรพสิ่ง ได้อย่างสมบูรณ์แบบ
การเดินทางข้ามเวลาไปในอดีตที่ยอมรับได้ในทางทฤษฎีนั้นใช้วิธีการดังต่อไปนี้:
การเดินทางโดยการเคลื่อนที่ที่เร็วกว่าแสง (faster-than-light : FTL)
ถ้าใครคนใดคนหนึ่งสามารถเคลื่อนย้ายข้อมูลหรือสสารจากจุดใดจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งด้วยความเร็วกว่าแสง, ดังนั้นตามสัมพัทธภาพพิเศษ, จะมีบางกรอบเฉื่อยของการอ้างอิงในการที่สัญญาณหรือวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่จะย้อนกลับไปในเวลาได้ นี้เป็นผลมาจากสัมพัทธภาพของความพร้อมกัน (relativity of simultaneity) ในสัมพัทธภาพพิเศษ, ซึ่งกล่าวว่าในบางกรณีกรอบอ้างอิงที่แตกต่างกันจะไม่ขัดแย้งกันไม่ว่าสองเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในตำแหน่งที่แตกต่างกันเกิดขึ้น "ในเวลาเดียวกัน" หรือไม่ก็ตามและพวกมันยังสามารถที่จะไม่ขัดแย้งกับลำดับของสองเหตุการณ์ที่เกิดขึ้น (ในทางเทคนิคความขัดแย้งเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อระยะห่างของปริภูมิ-เวลา ระหว่างเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเป็น 'อวกาศ-เสมือน' (space-like), หมายความว่าเหตุการณ์ทั้งสองตั้งอยู่ในกรวยแสงในอนาคตอื่น ๆ หากหนึ่งในสองเหตุการณ์ที่แสดงถึงการส่งสัญญาณจากตำแหน่งหนึ่งและเหตุการณ์ที่สองแสดงให้เห็นถึงการรับสัญญาณเดียวกันที่ตำแหน่งอื่น ๆ, แล้วตราบนั้นสัญญาณจะเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วของแสงหรือช้ากว่า, คณิตศาสตร์ของความพร้อมกันได้ทำให้แน่ใจว่าทุกกรอบอ้างอิงยอมรับว่าการส่งผ่านเหตุการณ์ได้เกิดขึ้นก่อนที่จะมีการรับเหตุการณ์นั้น ๆ
อย่างไรก็ตามในกรณีของสัญญาณสมมุติที่เคลื่อนที่เร็วกว่าแสง, จะมีอยู่เสมอ ๆ ที่จะมีกรอบบางอันที่สัญญาณจะสามารถถูกรับได้ก่อนมันที่จะถูกส่งไปเพื่อให้สัญญาณดังกล่าวได้เคลื่อนที่ย้อนเวลากลับไป และเนื่องจากหนึ่งในสองพื้นฐานของสมมุติฐานของสัมพัทธภาพพิเศษที่กล่าวว่ากฎของฟิสิกส์ควรจะทำงานในลักษณะเดียวกันในทุกกรอบเฉื่อย, ดังนั้นถ้ามันมีความเป็นไปได้สำหรับสัญญาณที่จะเคลื่อนที่ย้อนเวลากลับไปสำหรับกรอบใดกรอบหนึ่ง, มันก็จะต้องมีความเป็นไปได้กับทุก ๆ กรอบเสมอ ซึ่งหมายความว่าหากผู้สังเกตการณ์ A จะส่งสัญญาณไปสู่ผู้สังเกตการณ์ B ซึ่งเคลื่อนที่แบบ FTL (เร็วกว่าแสง) เมื่อเทียบกับกรอบของผู้สังเกตการณ์ A แต่ย้อนเวลากลับไปเมื่อเทียบกับกรอบของ B, แล้วจากนั้น B ได้ส่งสัญญาณตอบกลับซึ่งเคลื่อนที่แบบ FTL เทียบกับกรอบของ B แต่ย้อนเวลากลับไปเทียบกับกรอบของ A, มันสามารถแสดงให้เห็นได้ว่า A จะได้รับการตอบกลับนั้นก่อนที่จะมีการส่งสัญญาณต้นฉบับดั้งเดิมออกมา, อันเป็นวิธีการแก้ปัญหาสำหรับในเรื่องของการฝ่าฝืนหลักความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผลในทุก ๆ กรอบ
การใช้รูหนอน
รูหนอนเป็นสมมติฐานของปริภูมิ-เวลาที่โค้งงอซึ่งจะได้รับอนุญาตโดยสมการสนามของไอน์สไตน์ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป, แม้ว่ามันจะเป็นไปไม่ได้ที่จะเดินทางผ่านรูหนอนเว้นเสียแต่ว่ามันจะเป็นสิ่งที่เรียกว่า รูหนอนทะลุได้ (traversable wormhole) เท่านั้น
เครื่องมือสำหรับการเดินทางย้อนเวลาที่นำเสนอโดยใช้รูหนอนทะลุได้ (ตามสมมุติฐาน) จะทำงานในลักษณะดังต่อไปนี้: ปลายด้านหนึ่งของรูหนอนจะถูกทำให้เคลื่อนที่จนมีความเร่งอย่างมีนัยสำคัญบางอย่างเป็นสัดส่วนของอัตราเร็วของแสง, ซึ่งอาจจะใช้ระบบขับเคลื่อนขั้นสูงบางอย่าง, และสามารถที่จะนำปลายด้านนี้กลับไปที่จุดเริ่มต้นได้ หรืออีกวิธีหนึ่งคือการใช้ช่วงระยะเวลาหนึ่ง ณ บริเวณปากทางเข้าของรูหนอนและเคลื่อนย้ายมันไปให้อยู่ภายในสนามแรงโน้มถ่วงจากวัตถุที่มีแรงโน้มถ่วงสูงกว่าบริเวณปากทางเข้าอีกทางหนึ่ง , แล้วจากนั้นก็ย้ายมันกลับไปยังตำแหน่งเดิม สำหรับทั้งสองวิธีการดังกล่าวนี้ ทำให้เกิดการยืดออกของเวลาของส่วนทางด้านปลายของรูหนอนด้านที่ถูกทำให้เคลื่อนที่ไปทำให้ได้อายุเวลาที่มีค่าน้อยกว่าด้านส่วนปลายที่อยู่นิ่ง ๆ กับที่,
วิธีการอื่น ๆ ตามหลักสัมพัทธภาพทั่วไป
อีกวิธีหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับทรงกระบอกความหนาแน่นสูงที่มีการปั่นหมุนมักจะเรียกว่าทรงกระบอกทิปเลอร์ (Tipler cylinder)
การทดลองดำเนินการ
การทดลองบางอย่างที่ได้ดำเนินการกันอยู่นั้นทำให้เกิดความประทับใจในความเป็นเหตุเป็นผลซึ่งกันและกันหรือเรื่องของเวรกรรมตามสนอง (reverse causality) กันอยู่ แต่ก็อาจจะต้องมีการตีความพิจารณาความหมายกันให้ถ่องแท้
การทดลองที่มิใช่ฟิสิกส์พื้นฐาน.
มีหลายการทดลองที่ได้รับการดำเนินการเพื่อพยายามที่จะดึงดูดให้มนุษย์จากในยุคอนาคต, ที่อาจจะคิดค้นเทคโนโลยีการเดินทางข้ามเวลา, เดินทางย้อนเวลากลับมาและแสดงสาธิตให้เห็นถึงเทคโนโลยีนี้ให้ผู้คนของเวลาในปัจจุบันได้เห็น ดังเช่นเหตุการณ์ วันแห่งจุดหมายปลายทางที่เมืองเพิร์ธ (2005) หรือ การประชุมของนักเดินทางข้ามเวลา (Time Traveler Convention) ที่จัดขึ้นโดยสถาบันเอ็มไอที ซึ่งได้ทำการเผยแพร่ข่าวของการประชุมในครั้งนี้ด้วย "การโฆษณาประชาสัมพันธ์" อย่างหนักหน่วง เพื่อสำหรับกำหนดการและสถานที่ในการจัดประชุมสำหรับนักเดินทางจากอนาคตได้มาพบปะสังสรรค์กัน ย้อนกลับไปในปี 1982 กลุ่มในบัลติมอร์, จากมลรัฐแมริแลนด์. ที่ระบุตัวเองว่าเป็นโครเนนัท (Krononauts) (คำว่า Krononaut หมายถึงคำศัพท์ที่ใช้สำหรับเรียกนักเดินทางข้ามเวลา) ได้จัดกิจกรรมประเภทนี้ในการต้อนรับผู้มาเยือนจากอนาคต
ปัญหาฝาแฝดพิศวง (Twin paradox).
มีหลายวิธีในการที่บุคคลสามารถ "เดินทางไปในอนาคต" ในความหมายเฉพาะ คือ บุคคลที่สามารถกำหนดหรือทำสิ่งต่าง ๆ ให้เกิดขึ้นเพื่อสำหรับเวลาในจำนวนเล็กน้อยของเวลาส่วนตัวของเขาเอง, โดยที่เวลาส่วนตัวสำหรับคนอื่น ๆ บนโลกได้ผ่านไปอย่างยาวนาน, ตัวอย่างเช่นผู้สังเกตการณ์อาจใช้เวลาเดินทางออกไปจากโลกและกลับมาที่ความเร็วสัมพัทธ์กับการเดินทางเป็นเวลานานเพียงไม่กี่ปีตามที่วัดได้จากนาฬิกาของตัวเองและเมื่อเดินทางกลับมายังโลกก็พบว่าเวลาบนโลกได้ผ่านไปนับเป็นพัน ๆ ปี ควรจะสังเกตว่าตามทฤษฎีสัมพัทธภาพนั้น ไม่มีคำตอบตามวัตถุประสงค์สำหรับคำถามที่ว่าระยะเวลา "จริง ๆ" ได้ผ่านไปนานเท่าไหร่ในระหว่างการเดินทาง; โดยที่มันจะมีความถูกต้องเท่าเทียมกันหรือไม่อย่างไรที่จะบอกว่าการเดินทางครั้งนี้ได้กินเวลาเพียงไม่กี่ปีที่ผ่านมาหรือว่า การเดินทางนั้นกินระยะเวลานานนับเป็นพัน ๆ ปี ซึ่งก็จะขึ้นอยู่กับการเลือกใช้กรอบอ้างอิงที่กำหนดให้เป็นจุดอ้างอิงของการเคลื่อนที่แต่เพียงเท่านั้น
การยืดออกของเวลา.
เส้นตัดขวางของการยืดออกของเวลา (Transversal time dilation)
ดูบทความหลักที่: การยืดออกของเวลา
การยืดออกของเวลา จะได้รับอนุญาตโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและสัมพัทธภาพทั่วไปของ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) ทฤษฎีนี้กล่าวว่า, เมื่อเปรียบเทียบกับผู้สังเกตการณ์, เวลาได้ผ่านไปช้ามากสำหรับวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ไปอย่างรวดเร็วเมื่อเทียบกับผู้สังเกตนั้น, หรือวัตถุนั้นอยู่ลึกลงไปภายในบ่อแรงโน้มถ่วง (gravity well) ยกตัวอย่างเช่น นาฬิกาที่มีการเคลื่อนที่สัมพัทธ์เมื่อเทียบกับผู้สังเกตการณ์จะมีการวัดการทำงานได้ช้าลงในกรอบอ้างอิงของผู้สังเกตการณ์ที่อยู่นิ่ง (rest frame);
การรับรู้เส้นทางเวลา.
การรับรู้เส้นทางเวลา (Time perception) สามารถเร่งอัตราให้เร็วขึ้นอย่างเห็นได้ชัดสำหรับสิ่งมีชีวิต โดยผ่านการจำศีล (hibernation), เมื่อการปรับอุณหภูมิกาย (body temperature) และอัตราการเผาผลาญอาหาร หรือ เมแทบอลิซึม (metabolic rate) ของสิ่งมีชีวิตลดลง ในเวอร์ชันที่สุดขั้วมากกว่านี้นั้นจะมีการระงับการเคลื่อนไหวของสิ่งมีชีวิต (suspended animation) ที่อัตราของกระบวนการทางเคมีที่มีการลดลงอย่างรุนแรง
การยืดออกของเวลา (Time dilation) และการระงับการเคลื่อนไหวของชีวิตเพียงแต่ช่วยทำให้ "การเดินทาง" ข้ามเวลาไปสู่ช่วงเวลาในอนาคตได้เท่านั้น, ไม่เคยใช้กับการเดินทางย้อนเวลากลับไปสู่อดีต, ดังนั้น พวกเขาจึงไม่ได้ทำการล่วงละเมิด "เหตุภาพ" (causality) แต่อย่างใด และมันก็เป็นที่ถกเถียงกันว่าพวกเขาควรจะเรียกปรากฏการณ์แบบนี้ว่าคือ การเดินทางข้ามเวลา ได้หรือไม่ อย่างไรก็ตาม การยืดออกของเวลาสามารถถูกมองได้ในมุมมองที่ดีกว่าสำหรับการทำความเข้าใจของเราในการใช้คำว่า "การเดินทางข้ามเวลา" มากกว่าการใช้คำว่า การระงับการเคลื่อนไหวของสิ่งมีชีวิต, เนื่องด้วยช่วงเวลาของการยืดออกของเวลาใช้เวลาน้อยกว่าช่วงเวลาที่แท้จริงที่ได้ล่วงผ่านนักเดินทางข้ามเวลาไปช้ากว่าผู้ที่ยังคงอยู่เบื้องหลังการเดินทางของเขา, ดังนั้น นักเดินทางข้ามเวลาสามารถกล่าวได้ว่าเขาได้ข้ามเวลามาถึงช่วงเวลาในอนาคตได้เร็วกว่าคนอื่น ๆ, ในทางตรงกันข้ามกับการระงับการเคลื่อนไหวของสิ่งมีชีวิตนี้ไม่ได้เป็นกรณีศึกษาแต่อย่างใด
การวิจัย.
มันคือการตั้งสมมติฐานในเรื่องของการเดินทางข้ามเวลาไปสู่อนาคตที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีความเป็นไปได้, การทดลองกระทำโดยใช้แสงเลเซอร์ที่ฉายส่องให้ลำแสงวิ่งมาตัดกันเป็นรูปสี่เหลี่ยมให้เกิดเป็นพื้นที่หรือปริภูมิบริเวณเล็ก ๆ เพื่อให้เกิดการหมุนวนเวียนบิดเบี้ยวไปตามลำแสงแทนการหมุนรอบตัวเองของวัตถุที่มีขนาดมวลหนักแน่นยิ่งยวด (super massive object) ดังนั้น เมื่อพื้นที่หรือปริภูมิตรงบริเวณส่วนเล็ก ๆ นั้นเกิดการบิดเบี้ยวแล้ว มิติของเวลาก็จะเกิดการบิดเบี้ยวตามไปด้วย (ซึ่งในทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์นั้น เวลาเป็นมิติหนึ่งในปริภูมิ-เวลา) ถ้าอนุภาคย่อยของอะตอม (subatomic) ที่มีอายุชีวิตสั้นได้ถูกสังเกตเห็นในช่วงเวลาที่ยาวนานขึ้นก็จะสามารถบอกได้ว่ามันได้เดินทางไปในอนาคตด้วยการเคลื่อนที่โดยอัตราของความเร่ง
ปฏิทรรศน์.
ดูบทความหลักที่: ปฏิทรรศน์ชั่วขณะ
หลักความสอดคล้องในตัวเองของนาวิคอฟ (Novikov self-consistency principle) และการคำนวณโดย คิบ เอส โตร์น (Kip S. Thorne)[ต้องการอ้างอิง] ได้ระบุเอาไว้ว่าคนธรรมดาสามัญชนที่ได้มีการเดินทางข้ามเวลาผ่านทางรูหนอนนั้นจะไม่เคยก่อให้เกิดปฏิทรรศน์we are on for aหรือความขัดแย้งขึ้นแต่อย่างใด-ไม่มีสภาวะเงื่อนไขเริ่มต้นที่จะนำไปสู่ความขัดแย้งเมื่อครั้งซึ่งการเดินทางข้ามเวลานั้นได้มีการเริ่มต้นขึ้น
การตีความแบบพหุโลกของอีเวอเรตต์ (Many-worlds interpretation)
แนวคิดจักรวาลคู่ขนานอาจจะถูกเสนอแนะให้เป็นวิธีการที่จะออกจากปัญหาของความขัดแย้งหรือปฏิทรรศน์ได้ การตีความแบบพหุโลกของอีเวอเรตต์ (Everett's many-worlds interpretation หรือ (MWI)) ในกลศาสตร์ควอนตัมแสดงให้เห็นว่าเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นนั้นมีความเป็นไปได้ทั้งหมดทางควอนตัมที่จะสามารถเกิดขึ้นได้ในประวัติศาสตร์พิเศษร่วมกัน จักรวาลแบบมีทางเลือก, หรือจักรวาลแบบคู่ขนานเหล่านี้, จะเปรียบเทียบได้กับรูปสัญลักษณ์ของต้นไม้ที่จะแผ่กิ่งก้านสาขาออกไปที่จะแทนผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ทั้งหมดของการมีปฏิสัมพันธ์ใด ๆ ในเส้นทางประวัติศาสตร์แต่ละเส้นทางนั้น ถ้าความเป็นไปได้ของเหตุการณ์ที่สามารถเกิดขึ้นได้ทั้งหมดนั้นมีอยู่จริง, ปฏิทรรศน์ หรือ ความขัดแย้งใด ๆ อาจจะสามารถอธิบายได้โดยมีเหตุการณ์ที่มีปฏิทรรศน์ หรือ ความขัดแย้งได้เกิดขึ้นในจักรวาลที่มีความแตกต่างกันเหล่านั้น แนวคิดนี้มักจะถูกนำไปใช้ในนิยายวิทยาศาสตร์เป็นส่วนใหญ่ แต่นักฟิสิกส์บางคน เช่น เดวิด ด๊อยท์สช (David Deutsch) ได้ชี้ให้เห็นว่า ความเป็นไปได้ทั้งหมดของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในจักรวาลที่มีความแตกต่างกันนั้น จะเกิดขึ้นได้ถ้าการเดินทางข้ามเวลามีความเป็นไปได้จริง และ หลัก MWI นั้นมีความถูกต้อง
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
1. มีประวัติศาสตร์ที่คงที่อยู่อย่างโดดเดี่ยวเป็นเอกเทศ ซึ่งมีความสอดคล้องสม่ำเสมอและไม่เปลี่ยนแปลงโดยตัวมันเอง (There is a single fixed history, which is self-consistent and unchangeable.) คือ ในแนวคิดนี้เวอร์ชันนี้เหตุการณ์ทุกสิ่งทุกอย่างได้เกิดขึ้นในแนวทางของเส้นเวลาอันเป็นเอกเทศหนึ่งเดียวซึ่งไม่ขัดแย้งกับตัวเองและไม่สามารถติดต่อมีปฏิสัมพันธ์กับเหตุการณ์สิ่งต่าง ๆ ที่อาจเกิดขึ้นที่มีอยู่ภายนอกขอบเขตของเส้นเวลาของมันเองได้
ผู้ชายคนหนึ่งที่ได้เดินทางมาในไม่กี่วินาทีจากห้วงเวลาในอดีตที่ผ่านมาในแนวทางเส้นเวลาอันเป็นเอกเทศหนึ่งเดียว ที่มีความสอดคล้องกันโดยตัวของมันเอง สถานการณ์นี้ทำให้เกิดคำถามขึ้นเกี่ยวกับเจตจำนงเสรี, เนื่องจากเมื่อนักท่องกาลเวลาได้มีการตัดสินใจที่จะเข้าไปสู่เครื่องจักรกลข้ามเวลาอย่างโดยเร็วที่สุดก่อนที่ตัวเองที่เป็นตัวตนที่สองของตัวเองจะมาปรากฏตัวขึ้นนั้น, จะไม่มีวิธีการที่จะทำให้เขาเกิดเปลี่ยนใจของเขาที่จะไม่เข้าสู่เครื่องจักรกลข้ามเวลานั้นได้เลยหรือ
1.1 แนวคิดนี้สามารถทำได้ง่าย ๆ โดยการประยุกต์ใช้หลักความสอดคล้องในตัวเองของนาวิคอฟ (Novikov self-consistency principle), ซึ่งตั้งชื่อตามชื่อของ ดร. อิกอร์ ดมิทรีอาวิช นาวิคัฟ (Dr. Igor Dmitrievich Novikov) ศาสตราจารย์ฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกน ซึ่งมีสถานะของหลักการที่ว่าเส้นเวลาจะคงที่โดยตลอดทั้งหมดและการกระทำใด ๆ ก็ตามโดยนักเดินทางข้ามเวลาจะเป็นส่วนหนึ่งของประวัติศาสตร์โดยตลอดทั้งหมด, ดังนั้นมันจึงเป็นไปไม่ได้สำหรับนักเดินทางข้ามเวลาในการที่จะ "เปลี่ยน" ประวัติศาสตร์ในทางใดทางหนึ่ง การกระทำของนักเดินทางข้ามเวลานั้นอาจจะเป็นสาเหตุของเหตุการณ์ที่อาจจะเกิดขึ้นในอดีตของตัวเอง, ซึ่งจะนำไปสู่ศักยภาพสำหรับวงจรแห่งเหตุ (circular causation) และปฏิทรรศน์พรหมลิขิต (predestination paradox); สำหรับตัวอย่างของวงจรแห่งเหตุ, โปรดดู : ผลงานเขียนของ โรเบิร์ต เอ. ไฮน์ไลน์ เรื่อง "วัฏจักรเวลา" (By His Bootstraps) ในเนื้อเรื่องนั้น ปรากฏการณ์เหล่านี้มักจะถูกเรียกว่า "ลูปเวลาที่มีเสถียรภาพ" (stable time loops)[ต้องการอ้างอิง] หลักแห่งความสอดคล้องในตัวมันเองของนาวิคัฟ เสนอแนะว่ากฎเกณฑ์พื้นฐานของฟิสิกส์ในอาณาบริเวณของกาลอวกาศที่มีนักเดินทางข้ามเวลาอยู่นั้นจะต้องไม่แตกต่างไปจากกฎเกณฑ์พื้นฐานของฟิสิกส์ในอาณาบริเวณอื่น ๆ ของกาลอวกาศ
1.2 การมีทางเลือก, กฎเกณฑ์ใหม่ทางฟิสิกส์จะมีผลบังคับใช้เกี่ยวกับการเดินทางข้ามเวลาที่จะขัดขวางความพยายามที่จะเปลี่ยนแปลงอดีต (ขัดแย้งกับสมมติฐานที่กล่าวถึงในข้างต้นในข้อที่ 1.1 ซึ่งกฎที่ใช้กับนักท่องเวลานี้เป็นกฏเดียวกันกับที่นำไปใช้กับคนอื่น ๆ ทุก ๆ คน) กฎเกณฑ์ใหม่ทางฟิสิกส์เหล่านี้สามารถที่จะเข้าใจได้ไม่ยากในการที่จะปฏิเสธนักเดินทางข้ามเวลาสำหรับการที่จะเดินทางย้อนเวลากลับไปยังอดีตที่ผ่านมาเพื่อทำการแก้ไขเปลี่ยนแปลงประวัติศาสตร์โดยการพยายามที่จะดึงพวกเขาย้อนกลับไปยังจุดเริ่มต้นที่พวกเขาได้ออกเดินทางจากมา เหมือนเช่นที่พวกเขาได้มาเป็นเหมือนกับ ไมเคิล มัวร์คอค (Michael Moorcock) ในเรื่อง "ย้อนเวลาหาแดนเซอร์" (The Dancers at the End of Time) หรือเมื่อนักเดินทางข้ามเวลาที่มีการแสดงตัวตนเป็นผีที่ไม่มีตัวตนที่ไม่สามารถที่จะมีปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพกับห้วงเวลาในอดีตที่ผ่านมาได้ อย่างเช่น ในบางตอนของเรื่องราวที่ซุปเปอร์แมนก่อนที่จะเผชิญกับภาวะวิกฤต (Pre-Crisis Superman) และ ไมเคิล การ์เร็ตส์ (Michael Garrett) ในเรื่อง "พบบทสรุป" (Brief Encounter) ในนิตยสารแดนสนธยา (Twilight Zone Magazine) ฉบับเดือนพฤษภาคม ปี 1981
2. ประวัติศาสตร์ที่มีความยืดหยุ่นและอาจมีการเปลี่ยนแปลง (เวลาพลาสติก (Plastic Time)) (History is flexible and is subject to change (Plastic Time))
2.1 การเปลี่ยนแปลงประวัติศาสตร์เป็นเรื่องง่ายและสามารถส่งผลกระทบต่อนักเดินทางข้ามเวลา, ต่อโลก หรือ ทั้งสองอย่าง
ตัวอย่าง ได้แก่เรื่อง ดอกเตอร์ฮู (Doctor Who) และเรื่อง เจาะเวลาหาอดีตชุดไตรภาค ในบางกรณี, ปฏิทรรศน์หรือความขัดแย้งที่เกิดขึ้นใด ๆ สามารถก่อให้เกิดความเสียหายทำลายล้าง, และคุกคามการดำรงอยู่อย่างมากมายของจักรวาล ในกรณีอื่น ๆ นักเดินทางท่องเวลาก็ไม่สามารถที่จะกลับบ้านได้ ในแนวคิดของเวอร์ชันแบบสุดขั้วนี้ (เวลาที่ยุ่งเหยิงไร้ระเบียบ) ก็คือว่า ประวัติศาสตร์มีความอ่อนไหวมากต่อการเปลี่ยนแปลงของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นที่มีแม้กระทั่งกับการเปลี่ยนแปลงเล็ก ๆ น้อย ๆ ของเหตุการณ์ในประวัติศาสตร์นั้น ๆ ที่จะมีผลกระทบอย่างมากมายใหญ่หลวงตามมา เช่น ในนิยายของ เรย์ แบรดเบรี่ (Ray Bradbury) เรื่อง "2054 เจาะไดโนเสาร์โลกล้านปี" (A Sound of Thunder)
ในเรื่อง ดอกเตอร์ฮู ตัวละครเอกของเรื่องคือ ดอกเตอร์ (Doctor) ได้อ้างว่าเวลานั้นสามารถเปลี่ยนแปลงได้ในชั่วขณะใด ๆ ในเรื่อง ดอกเตอร์สี่ชาติ (Fourth Doctor) ในซีรีส์ชุด พีระมิดแห่งดาวอังคาร (Pyramids of Mars) เพื่อนร่วมเดินทางสาวของดอกเตอร์ที่ชื่อว่า ซาร่าห์ เจนสมิธ ได้กล่าวว่าพวกเรานั้นสามารถออกเดินทางข้ามเวลาจากในปี ค.ศ. 1911, แม้ว่าจะมีมนุษย์ต่างดาวอย่างเทพเซต (Sutekh) พยายามที่จะแยกตัวเองเป็นอิสระในขณะที่เธอได้เดินทางข้ามเวลามาจากเมื่อปี 1980 และรู้ว่าโลกไม่ได้ถูกทำลายในปี 1911 ซึ่งเทพเซตนั้นเป็นมนุษย์ต่างดาวที่เป็นจอมทำลายล้างที่ได้ถูกกักขังไว้ที่โลกในปี 1911 และหลบหนีออกมาได้ โดยการเดินทางข้ามเวลา และกำลังจะทำลายทุกสิ่งทุกอย่างในช่วงเวลาปัจจุบัน คือ ในปี 1980 ดังนั้นเพื่อยุติการทำลายล้างของเทพเซต ทั้งดอกเตอร์ และซาร่าห์ ตกลงใจที่จะเดินทางย้อนเวลากลับไปในปี 1911 เพื่อหาทางขัดขวางไม่ให้เทพเซตหลบหนีมาสู่ช่วงเวลายุคอนาคตได้ เพราะซาร่าห์รู้ดีว่าโลกไม่ได้ถูกทำลายในปี 1911 พวกเขาสามารถย้อนกลับไปปี 1911 อย่างปลอดภัย และในที่สุดหลังจากผ่านการต่อสู้วุ่นวาย ในปี 1911 ที่โลก ดอกเตอร์ก็สามารถปรับเปลี่ยนจุดหมายปลายทางของเทพเซต ที่หลบหนีผ่านกาลเวลาให้ไปโผล่ในอีกหมื่นปีข้างหน้าในอนาคต ซึ่งพวกเขารู้ดีว่าเทพเซต จะหมดอายุแก่ตายเสียก่อนไปถึงปลายทาง
2.2 ประวัติศาสตร์คือการเปลี่ยนแปลงความต้านทานในความสัมพันธ์โดยตรงกับความสำคัญของเหตุการณ์ คือ เหตุการณ์ในประวัติศาสตร์ที่เกิดขึ้นเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่มีขนาดเล็ก หรือไม่ค่อยมีความสำคัญจะสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างง่ายดาย แต่เหตุการณ์ที่มีขนาดใหญ่หรือมีความสำคัญกลับต้องใช้ความพยายามอย่างมากในการเปลี่ยนแปลง
ในเรื่อง แดนสนธยา (Twilight Zone) ตอน "กลับไปที่นั่น" (Back There) นักเดินทางข้ามเวลาพยายามที่จะป้องกันไม่ให้เกิดการลอบสังหารประธานาธิบดีลินคอล์นและได้ประสบกับความล้มเหลว แต่การกระทำของเขาได้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ละเอียดลึกซึ้งกับสภาพที่เป็นอยู่ในห้วงเวลาของเขา (ตัวอย่างเช่น ชายคนหนึ่งที่ได้รับหน้าที่เป็นหัวหน้าคนใช้ หรือ พ่อบ้าน (butler) ของสโมสรสำหรับบรรดาท่านสุภาพบุรุษทั้งหลาย (gentleman's club) แห่งหนึ่ง จนต่อมาก็ได้กลายมาเป็นนักธุรกิจที่ร่ำรวยมั่งคั่ง)
ใน ภาพยนตร์ดัดแปลงปี 2002 เดอะ ไทม์แมชชีน (the 2002 film adaptation of The Time Machine) หรือ ในชื่อที่ฉายเป็นภาพยนตร์ภาคภาษาไทยคือ "เดอะ ไทม์ แมชชีน กระสวยแซงเวลา (2002)" , ก็จะอธิบายผ่านวิสัยทัศน์ที่ว่าทำไม นักวิทยาศาสตร์จอมประดิษฐ์อย่าง ฮาร์ทเดอเจน (Hartdegen) ไม่สามารถช่วยชีวิตหวานใจของเขาคือเอ็มม่าไว้ได้ เพราะว่าการทำเช่นนั้นจะมีผลในการที่จะไม่อาจพัฒนาเครื่องไทม์แมชชีนของเขาที่เขาใช้มันในการพยายามช่วยชีวิตเธอต่อไปได้
ในเรื่อง ตำนานชีวิตดาร์เรน แชน (The Saga of Darren Shan), เหตุการณ์สำคัญในอดีตที่ผ่านมาไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ แต่รายละเอียดของพวกเขาสามารถเปลี่ยนแปลงได้ในขณะที่ให้ผลแบบเดียวกัน โดยใช้แบบจำลองนี้, ถ้านักเดินทางข้ามเวลาได้ย้อนเวลากลับไปและฆ่าอดอล์ฟ ฮิตเลอร์, นาซีคนอื่น ๆ ก็จะเพียงแค่ใช้สถานที่ของเขาและกระทำการกระทำอย่างเดียวกันเหมือนกับฮิตเลอร์
ในเรื่อง ดอกเตอร์ฮู ตอน "น้ำจากดาวอังคาร" (The Waters of Mars) การตายของกัปตัน แอดิเลด บรูค (Adelaide Brooke) บนดาวอังคารจะเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเดี่ยวมากที่สุด (the most singular catalyst of human) ของการเดินทางของมนุษย์นอกระบบสุริยะ ในตอนแรกนั้น, ดอกเตอร์คนที่สิบ (Tenth Doctor) ได้ตระหนักถึงการตายของเธอว่าเป็น "จุดคงที่ในเวลา" และไม่เข้าไปแทรกแซงยุ่งเกี่ยวด้วย แต่ต่อมาได้ขัดขืนกฎข้อนี้,ด้วยการตระหนักรู้ดีว่าเขาเท่านั้นที่เป็นเจ้าแห่งกาลเวลาคนสุดท้ายและดังนั้นจึงต้องเป็นผู้รับผิดชอบในกฎเกณฑ์แห่งเวลา,และได้ทำการส่งเธอและทีมงานของเธอไปยังโลกในที่สุด แทนที่จะยอมให้ประวัติศาสตร์ของมนุษย์ชาติเกิดการเปลี่ยนแปลงไป, กัปตันบรูคได้เลือกที่จะทำการฆ่าตัวตายบนโลก, ทำให้ประวัติศาสตร์ที่เหลืออยู่ส่วนใหญ่ไม่ได้ถูกเปลี่ยนแปลง ในทำนองเดียวกันกับอย่างในเรื่อง "วินเซนต์และดอกเตอร์" (Vincent and the Doctor) ดอกเตอร์คนที่สิบเอ็ด (Eleventh Doctor) และเอมี่ พอนด์ (Amy Pond) ได้ทำการเปลี่ยนแปลงประวัติศาสตร์ของศิลปินอย่างวินเซนต์ แวน โก๊ะ (Vincent Van Gogh) เพื่อที่จะได้รู้ว่าเขาเป็นที่นิยมของประชาชนอย่างไรต่อไปในอนาคต อย่างไรก็ตาม ตามเหตุการณ์ในประวัติศาสตร์ส่วนใหญ่ที่เหลือของเขานี้เขาก็ยังคงจะต้องฆ่าตัวตายเองอยู่ดี
2.3 มีเส้นเวลาที่คงที่ซึ่งมีประวัติศาสตร์ชอบที่จะดำเนินไปในเส้นทางนั้น ๆ, อย่างไรก็ตามก็มีขนาดใหญ่พอที่จะเปลี่ยนแปลงเหตุการณ์ที่สามารถจะปรับเปลี่ยนประวัติศาสตร์ให้มีความแตกต่างออกไปโดยสิ้นเชิง กล่าวอีกนัยหนึ่ง เหตุการณ์เล็ก ๆ ที่ไม่ได้มีความสำคัญมากเกินไปจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้อย่างชัดเจนในผลสุดท้ายของประวัติศาสตร์บั้นปลาย (There is a fixed timeline that history likes to travel, however large enough changes to events can alter history altogether. In other words, small events which are not too significant will not have a noticeable change in history's final outcome)
ในเรื่อง ไทม์ไรเดอร์ (TimeRiders) ตัวละครหลักได้ย้อนเวลากลับไปเพื่อที่จะหยุดยั้งการลอบสังหารจอห์น เอฟ. เคนเนดีในปี 1963 ใครคนใดคนหนึ่งในทีม, ผู้ซึ่งยังคงอยู่ในช่วงเวลาปัจจุบัน, จะเห็นการเปลี่ยนแปลงของโลกเพียงเล็กน้อยเมื่อพบว่าเคนเนดีไม่เคยถูกฆ่า, อย่างไรก็ตามมันก็จะย้อนกลับไปสู่ยังเส้นเวลาดั้งเดิมที่มีคนฆ่าเคนเนดีกลายเป็นคนอื่น ๆ อีกในปี 1963 ที่เข้ามาแทนที่ในกรณีที่นักฆ่าคนแรก (ผู้ซึ่งตัวละครหลักได้หยุดกระทำการเพื่อยับยั้งการลอบสังหารเคนเนดีของนักฆ่าของเขาลงไปแล้ว) ประสบความล้มเหลวในการลอบสังหารอย่างรวดเร็วทันที
พล็อตประเด็นหลักของซีรีส์การ์ตูนที่โด่งดังทางโทรทัศน์เรื่องหนึ่ง คือ เรื่อง โดราเอมอน หรือ โดเรม่อน ที่เกี่ยวข้องกับโดราเอมอนแมวหุ่นยนต์ที่พยายามที่จะเปลี่ยนแปลงวิถีชีวิตของโนบิตะ โดยที่โดเรม่อนได้ถูกส่งมาจากยุคอนาคตในศตวรรษที่ 22 โดยหลานชายของโนบิตะเอง, แต่เมื่อต้องมีการตอบคำถามจากโนบิตะผู้เป็นคุณปู่ที่ถามว่า หากต่อไปในอนาคตมีการเปลี่ยนแปลงไปจะมีวิธีการอย่างไรที่โนบิตะผู้เป็นคุณปู่จะยังคงมีชีวิตอยู่, หลานชายของโนบิตะได้ตอบคำถามนี้ของคุณปู่โนบิตะโดยใช้การเปรียบเทียบ (analogy) กับการเดินทางจากเมืองหนึ่งไปยังอีกเมืองหนึ่ง ซึ่งมีอยู่หลากหลายวิธีในการดำเนินการ เช่น โดยการเดินทางโดยเครื่องบิน, โดยทางเรือ, หรือ โดยทางรถไฟ, แต่ผลลัพธ์ที่ได้คือสิ่งเดียวกันและคุณก็ได้มาถึงยังที่จุดหมายปลายทางของคุณในที่สุด
3. เส้นเวลาแบบมีทางเลือก ในเวอร์ชันของการเดินทางข้ามเวลาเวอร์ชันนี้, จะมีประวัติศาสตร์ที่มีเส้นทางเลือก (alternate histories) ที่มีอยู่มากมายร่วมกัน, เพื่อที่ว่าเมื่อนักเดินทางข้ามเวลาได้เดินทางข้ามเวลาย้อนกลับไปในอดีต, เขา/เธอ จะจบลงด้วยเหตุการณ์ในประวัติศาสตร์ในเส้นเวลาใหม่ที่เหตุการณ์ในประวัติศาสตร์นั้นสามารถจะมีความแตกต่างไปจากเหตุการณ์ในประวัติศาสตร์ในเส้นเวลาที่ เขา/เธอ ได้เดินทางจากมา, แต่เส้นเวลาอันเป็นดั้งเดิมของเธอ/ของเขา ที่ได้เดินทางจากมานั้นไม่ได้ดับยุติลงไปด้วย (not cease to exist) (นี่จึงหมายความว่าการเกิดเหตุการณ์แบบปฏิทรรศน์คุณปู่นั้นสามารถที่จะหลีกเลี่ยงได้ตั้งแต่แรก แม้ว่าคุณปู่คุณย่าของนักเดินทางข้ามเวลาคนนั้นอาจจะถูกฆ่าตายในวัยหนุ่มสาวในเหตุการณ์ที่เป็นประวัติศาสตร์ในเส้นเวลาเส้นใหม่ก็ตาม
มีนักฟิสิกส์หรือนักปรัชญาไม่กี่คนที่มีการดำเนินการอย่างจริงจังถึงความเป็นไปได้ของ "การเปลี่ยนแปลง" ของช่วงเวลาที่เป็นอดีตที่ผ่านมายกเว้นในกรณีของจักรวาลหรือเอกภพที่มีอยู่หลายจักรวาล (multiple universes) (หรือเรียกกันตามศัพท์อย่างเป็น "วิชาการ" หน่อยเช่น "โลกคู่ขนาน" หรือ "เอกภพคู่ขนาน") และในความเป็นจริงหลายคนแย้งว่าแนวความคิดนี้ก็คือ "ความไม่สมเหตุสมผลกันตามหลักตรรกวิทยา" (logically incoherent) ดังนั้นแนวความคิดของเส้นเวลาที่ไม่แน่นอนจึงเป็นที่ยอมรับกันว่าไม่ค่อยได้ออกไปนอกกรอบของจินตนาการหรือแนวคิดของนิยายวิทยาศาสตร์มากนัก
ข้อคัดค้านที่ถูกยกขึ้นเป็นประเด็นในบางครั้งเมื่อเปรียบเทียบกับแนวคิดของไทม์แมชชีน หรือ เครื่องจักรกลข้ามเวลา ในนิยายวิทยาศาสตร์ก็คือ การที่พวกเขาไม่สนใจการเคลื่อนที่ของโลก (เช่น การหมุนรอบตัวเอง และ การโคจรรอบดวงอาทิตย์ของโลก) ในช่วงระหว่างวันเวลาที่เครื่องจักรกลข้ามเวลาได้ออกเดินทางในเที่ยวขาไปและวันเวลาที่จะกลับมา ณ จุดตั้งต้นที่เดิมในเที่ยวขากลับ แนวความคิดที่ว่านักเดินทางสามารถเข้าไปสู่เครื่องจักรที่จะส่งให้เขาหรือเธอนั้นได้ออกเดินทางข้ามกาลเวลาไปในปี ค.ศ.1865 และก้าวย่างออกมาจากเครื่อง ณ ตรงจุดบริเวณตำแหน่งที่เดียวกันบนโลกเหมือนเมื่อตอนแรกเริ่มออกเดินทางข้ามเวลาจากมานั้น อาจจะกล่าวได้ว่าอาจจะมีการละเลย หรือ ไม่ได้มีการสนใจถึงประเด็นปัญหาที่โลกขณะกำลังโคจรผ่านไปในพื้นที่บริเวณที่อยู่รอบ ๆ ดวงอาทิตย์เลยก็ว่าได้, ซึ่งการเคลื่อนที่โคจรไปในกาแล็คซี่, และการเคลื่อนที่แบบอื่น ๆ อีก, เพื่อที่ว่าการให้การสนับสนุนในข้อโต้แย้งจากแนวความคิดจินตนาการนี้ว่าน่าจะ "สมจริง" กว่านี้นั้น โดยแท้จริงแล้วเครื่องไทม์แมชชีนควรปรากฏตัวขึ้นอีกครั้งอยู่ในบริเวณพื้นที่ที่ห่างไกลออกไปจากตำแหน่งของโลก ณ วันที่เริ่มต้นออกเดินทางนั้นอันเนื่องมาจากโลกเกิดการเคลื่อนที่เปลี่ยนตำแหน่งไปจากเดิมในอวกาศนั่นเอง อย่างไรก็ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพปฏิเสธความคิดของเวลาและปริภูมิสัมบูรณ์ (absolute time and space); ในทฤษฎีสัมพัทธภาพจะต้องไม่มีความจริงสากลเกี่ยวกับระยะทางเชิงพื้นที่ระหว่างเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่แตกต่างกัน (เช่น เหตุการณ์บนโลกในวันนี้และเหตุการณ์บนโลกในปี 1865), และดังนั้นจึงไม่มีความจริงแห่งวัตถุวิสัย (objective truth) ซึ่งจุดในปริภูมิในช่วงเวลาหนึ่งคือที่ "ตำแหน่งเดียวกัน" ซึ่งโลกเคยปรากฏอยู่ช่วงเวลาอื่น
ข้อมูลเพิ่มเติม: การเดินทางข้ามเวลาในนวนิยาย.
แก่นเรื่องหรือประเด็นหลักของการเดินทางข้ามเวลาในนิยายวิทยาศาสตร์และในสื่อต่าง ๆ โดยทั่วไปสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 หมวดใหญ่ ๆ คือ แนวเรื่องที่ใช้แนวคิดแบบเส้นเวลาแบบไม่เปลี่ยนรูป (immutable timeline); แนวเรื่องที่ใช้แนวคิดแบบเส้นเวลาแบบเปลี่ยนรูป (mutable timeline); และ แนวเรื่องที่ใช้แนวคิดแบบประวัติศาสตร์แบบมีทางเลือก (alternate histories), เช่นเดียวกับการมีปฏิสัมพันธ์แบบการตีความแบบพหุโลก (interacting-many-worlds interpretation) ในนวนิยาย, เส้นเวลา (timeline) ใช้เพื่ออ้างอิงถึงเหตุการณ์ทางกายภาพทั้งหมดในประวัติศาสตร์, เพื่อที่ว่าเรื่องราวในการเดินทางข้ามเวลาที่เหตุการณ์สามารถที่จะถูกเปลี่ยนแปลงได้, นักเดินทางข้ามเวลาจะอธิบายได้ว่ามีการสร้างเส้นเวลาใหม่หรือเส้นเวลาที่มีการเปลี่ยนแปลง การใช้คำนี้แตกต่างจากการใช้คำว่าเส้นเวลาเพื่ออ้างถึงประเภทของแผนภูมิที่แสดงให้เห็นถึงชุดของเหตุการณ์โดยเฉพาะ, และแนวคิดนี้ก็แตกต่างจากคำว่าเส้นโลก, ซึ่งเป็นคำที่มาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ซึ่งหมายถึงประวัติศาสตร์ทั้งหมดของวัตถุเอกเทศ