時間旅行是人類除了“永生”之外的最大夢想。
而時間旅行又可以分為兩個截然不同的部分，一是前往未來，一是回到過去。想要前往未來，是為了能夠親身感受科學發展給世界帶來的變化，也有人想要借助未來科學的高度發展實現自己的“永生”之夢。
雖然人類現在距離時間旅行的實現還非常遙遠，但在理論上，前往未來是完全有可能實現的，至少沒有任何理論上的障礙。根據狹義相對論和廣義相對論中所描述的時間膨脹效應，不同個體的時間流逝速度是不同的，而造成這種差異的原因主要在於兩個方面，一是速度，二是引力。物體的運動速度越快，其時間流逝就越慢，物體所受的引力越大，引力源越近，時間流逝速度就越慢。
廣義相對論中所描述的時間膨脹效應已經在現實中得到了廣泛的應用。
比如GPS衛星，由於其處於運動之中，所以其時間流逝速度要慢於地球表面的時間流逝速度，而其遠離引力源，所以時間流逝速度又會比地球表面快，因此就必須要對GPS衛星進行時間校準，否則我們所看到的定位所顯示的位置就會差之毫釐謬以千里。
利用相對論效應，只要我們能夠提高移動速度，那麼就能夠使自身的時間流逝變得緩慢，當達到一定速度之後，我們繞行地球幾個小時，地球上就已經經過了幾十年乃至上百年，我們也就實現了前往未來的夢想。當然，要提高移動速度必須要期望於未來輻射動力火箭和曲率驅動飛船的發明，而這兩個東西還僅停留在科幻的層面，所以時間旅行對於我們來說還很遙遠。
既然前往未來可以實現，那麼回到過去是否也能夠實現呢？
與前往未來不同，回到過去在物理學上面臨著諸多的障礙，所以要想找到突破口，就必須要轉變思路從數學入手。在數學中並不涉及到實際的物理問題，所以困難就會迎刃而解。按照相對論的時間膨脹效應，速度的增加會使物體的時間流逝速度變慢，那麼如果速度達到了光速呢？那麼顯然時間就會停止。
那麼如果速度超越了光速呢？我們可以很簡單的在時間膨脹公式之中輸入一個大於光速的值，於是我們就會得到一個顯示為負時間的結果。負時間代表著什麼？如果將這個結果拿到現實世界之中，那麼這就完全可以被解釋為時光倒流。不過這種解釋在現實之中是沒有意義的，因為在現實的物理世界，任何有質量的物體都不可能達到光速，更不可能超越光速。
雖然能夠在數學上為“回到過去”找到理論上的突破口，但卻無法應用於現實的物理世界。
所以要回到過去只能另闢蹊徑，此時蟲洞便映入了我們的眼簾。其實，蟲洞同樣不是存在於現實物理世界中的事物，至少至今為止我們未能發現它。蟲洞的出現完全是引力場方程求解的結果。雖然如此，但在現實的物理世界也並沒有什麼能夠阻止蟲洞的存在，所以“回到過去”似乎是一件很簡單的事情，只要找到蟲洞就可以了。
不過回到過去同樣面臨著一個理論障礙，理論上可行的事物在現實中未必存在，而理論上不可行的事物則一定不會在現實中存在。“回到過去”所面臨的最大理論障礙就是“外祖母悖論”了。這個悖論很簡單，就是說如果我們穿越到過去殺死了自己的外祖母，那麼我們的母親就不會出生，我們自己也就不會出生，那我們又如何能夠回到過去殺死外祖母呢？
“外祖母悖論”是橫在“回到過去”面前的一道屏障，要打破這道屏障，我們需要引入平行宇宙的概念。
根據量子力學中的“多世界詮釋”理論，我們的每一個動作都可以理解為一個平行宇宙的創造過程。比如我們喝水，那麼就會創造出一個平行宇宙，在那個宇宙之中，我們並沒有喝水。同樣的，當我們回到過去殺死了自己的外祖母，那麼也只是創造了一個新的平行宇宙，在新的宇宙中，外祖母被殺死了，我們的母親和我們自己都並不存在，而這並不影響我們在自己的宇宙中客觀存在著。
不過平行宇宙理論本身也只是一種猜想，而“多世界詮釋”也並非量子力學的主流學派，所以“回到過去”到底能否實現，還是一個謎。
