時空旅行（Time travel），或稱時間旅行、時光旅行、穿越等，泛指人或者其它物體由某一時間點移動到另外一個時間點。事實上，所有的人都順著時間一分一秒的自然前進，所以時間旅行單指違反我們平時生活中的時間變化規律方式：要不就是大幅度的前往未來，要不就是回到過去。
具體解釋對於時空的維度現有好幾種不同的見解，比較常見的一種見解是：零維是一個點；一維是一條線；二維是一個麵（即有長與寬的屬性）；三維是指一個物體（即有長、寬與高的屬性）；四維是指在三維的基礎上加上時間這個屬性；五維空間可以理解成這樣，打比方，我們處在一個四維的空間裏，然後將這個三維空間無限縮小為一個點，這時，三維空間加上時間軸，就成為一條直線，而五維空間是由許許多多的三維空間加時間軸的直線構成的。
而時空旅行，就必須從現有的四維空間中跳出來，到達其他維（或者不用這樣也行，直接通過某種方式到達某個時間段裏），然後再回來曆史上的某一時間裏，或到達未來的某一時間裏，在這個理論上來說，即使回到曆史，也不可能對改變曆史，就是說曆史都不存在了，你就不存在了，你不存在了，又怎麽會回去曆史中去改變曆史呢？如果曆史可以改變的話，那麽除了五維空間外，還存在六維空間。當曆史改變時，你所處的四維空間就不是原來的四維空間了，也就是說曆史存在多變性的話，在四維空間的每個點上（就是說每個時間上），都有各種可能的情況發生，這時，每個點都可能是射線點，即可能發生的各種可能將會產生不同的曆史，也就是說，當曆史改變時，你還存在的話（即是說你處在的地方是已經改變了的曆史當中），你在的空間就不是原來維度的空間了，而是在另一維度空間，而原來維度空間的你還是繼續存在的，直到你在做時空旅行時人間蒸發為至，你還都是存在的。
而另一種對時空的見解我覺得也很獨特的是：《心慌方。超立方體》這一係列的電影所介紹的時空了，講述這個五維空間裏存在的平行宇宙、重力場遷移、時間加快減慢等各種讓人歎為觀止的物理現象。
其它觀點
如果問一個知道初速和質量的炮彈在空間中的運動軌跡，這沒法回答，因為除了3維空間，還有兩個因素，在運動中起主要作用：引力和阻力。這個空間是在地球上還是月球上，將有不同結論。使得結論比較準確的方法是用5維來描述空間。
同理，溫度、壓力、密度等等，很多因素都可成為影響科學結論的一維來影響空間。則綜合作用下的空間，就是多維空間。而不僅僅限於時間加空間的4維。
一些同學顯然不知道這個多維空間理論，幻想5維空間或6維空間的一些不可預見的特征。
另外，雖然相對論理論支持超過光速，時間倒流，可以進行時空旅行，但此理論的創始人愛因斯坦不承認會發生超光速的運動。
還有一些理論，支持超光速運動，但也不支持時空旅行。
四維空間，也叫做“歐幾裏得四維空間”，是標準歐幾裏德空間。它是一個數學概念，可以拓展到n維；四維空間的第四維指與x，y，z同一性質的空間維度。
在物理學和數學中，可將n個數的序列理解為一個n 維空間中的位置。當nu003d4時，所有這樣的位置的集合就叫做四維空間。四維空間和人居住的三維空間不同，因為多了一個維度。
通過一維、二維、三維空間的演變，人們提出了關於四維空間的一些猜想。盡管這些猜想現在並不能證明是正確的，但科學理論有很多是由猜想開始的。現今科學理論一般是基於現象總結規律，而關於四維空間的現象沒有足夠準確清晰的認識，或者看到了這種現象卻並沒有想到是四維空間引起的。
當然也可以定義點線麵的拓撲空間為第四維、第五維、第六維以至第N維。這在數學公式推理推導中很容易實現，但現實很難對應和想象。但一般人提到“四維空間”時，卻經常會將其與愛因斯坦在相對論中提及的“四維時空”（叫做“閔可夫斯基空間”）相混淆。
四維研究摘要
幾何不一定是真實現象的描述，幾何空間和自然空間並不能完全等同看待，純概念的研究幾何的發展是數學界的一個裏程碑。從零維空間到三維空間，尤其是從三維空間到四維空間的發展更是幾何學的的一次革命。
發展曆程
n維空間概念，在18世紀隨著分析力學的發展而有所前進。在達朗貝爾.歐拉和拉格朗日的著作中無關緊要的出現第四維的概念，達朗貝爾在《百科全書》關於維數的條目中提議把時間想象為第四維。在19世紀高於三維的幾何學還是被拒絕的。麥比烏斯（karl august mobius 1790-1868）在其《重心的計算》中指出，在三維空間中兩個互為鏡像的圖形是不能重疊的，而在四維空間中卻能疊合起來。但後來他又說：這樣的四維空間難於想象，所以疊合是不可能的。這種情況的出現是由於人們把幾何空間與自然空間完全等同看待的結果。以至直到1860年，庫摩爾（ernst eduard kummer 1810-1893）還嘲笑四維幾何學。但是，隨著數學家逐漸引進一些沒有或很少有直接物理意義的概念，例如虛數，數學家們才學會了擺脫“數學是真實現象的描述”的觀念，逐漸走上純觀念的研究方式。虛數曾經是很令人費解的，因為它在自然界中沒有實在性。把虛數作為直線上的一個定向距離，把複數當作平麵上的一個點或向量，這種解釋為後來的四元數，非歐幾裏得幾何學，幾何學中的複元素，n維幾何學以及各種稀奇古怪的函數，超限數等的引進開了先河，擺脫直接為物理學服務這一觀念迎來了n維幾何學。
1844年格拉斯曼在四元數的啟發下，作了更大的推廣，發表《線性擴張》，1862年又將其修訂為《擴張論》。他第一次涉及一般的n維幾何的概念，他在1848年的一篇文章中說：我的擴張的演算建立了空間理論的抽象基礎，即它脫離了一切空間的直觀，成為一個純粹的數學的科學，隻是在對（物理）空間作特殊應用時才構成幾何學。
然而擴張演算中的定理並不單單是把幾何結果翻譯成抽象的語言，它們有非常一般的重要性，因為普通幾何受（物理）空間的限製。格拉斯曼強調，幾何學可以物理應用發展純智力的研究。幾何學從此開始割斷了與物理學的聯係而獨自向前發展。經過眾多的學者的研究，遂於1850年以後，n維幾何學逐漸被數學界接受。
研究四維空間的概念也可以通過解析幾何的手段來研究。在那裏我們可以利用代數方程來表示幾何概念。為了利用這個手段進行觀察以導致對四維空間的理解，我們來研究三維空間體係中的三個幾何元素——點、直線和平麵的方程。利用笛卡爾係統表示，我們可以寫出：點的方程：ax b u003d 0 （坐標係：直線上的一個點）。直線的方程：ax by c u003d 0 （坐標係：平麵上的兩條正交直線）。平麵的方程：ax by cz d u003d 0 (坐標係：三維空間的三個互相垂直的平麵)。從上麵的研究我們可以看出：所表示的每一個幾何元素（或空間）的方程中的變量數目，等於這個空間的維數加1。坐標係中的幾何元素與被表示的幾何空間的幾何元素的維數相同。在這個坐標係中，幾何元素的數目等於被表示的空間的維數加1。在坐標係中，幾何元素的這個數目是最低要求。用來表示幾何元素的坐標係，位於比它所含有的幾何元素高一維的空間裏。根據上述觀察，我們可以寫出三維空間的下述方程。應當注意：這個方程有四個變量（x、y、z、u）。ax by cz du e u003d 0根據這公式我們可以斷定：1. 這個坐標係的幾何元素有三維，即它們是三維空間。2. 在這個坐標係中有四個三維空間。3. 這個坐標係位於一個四維空間裏。我們對於四維空間乃至更高空間的研究，不是通過實驗總結的方式，在現實中我們很難發現並推導出它們的一般規律，對於這些問題，我們可以采取一種新的研究方式。即：純概念的研究。通過這種方式，我們可以容易的推導出這些很重要但在現實中不易想象的新內容。
軸對稱性
對於四維空間，人們普遍認為空間有軸對稱性，或是中心對稱。譬如，倘若一個三維空間的人進入四維空間，並且按照適當的方式“旋轉”一下再回到三維空間，那麽他會被‘軸對稱’一下（這在三維空間中當然是不可能實現的，除非運用三維版本的莫比烏斯帶）。當然，由於沒有人進入四維空間，所以這隻是一個從二維空間類比而得的假設，無法進行驗證。但是關於時間軸的觀點以及時空錯亂瞬間的現象與這是相符的。從二維空間的一個圖形是不能在二維空間進行對稱的，但進入三維空間，就可以通過進行翻轉回到二維空間時，就可以實現對稱，因為在二維空間是不能進行翻轉的，隻能旋轉或平移。因此我們可以推測三維物體進入了四維空間，再回到三維空間可能物體會被“軸對稱”一下。
時間旅行對我們而言有著無窮的魅力，但是我們每個人都被定格在了現在！然而科學提供了這樣的可能性，我們或許能夠逃脫時間的牢籠。愛因斯坦的相對論是最佳的時間理論，他本身並沒有明確禁止時間旅行，回到過去看起來似乎是不可能的事，因為時間隻有一種方向就是向前。
時間箭頭；時間箭頭實際上就是我們隻能夠讓自己從過去移動到未來，時間為何是單向箭頭，其實它源於物理學一項基本定律，該定律表明宇宙中所有物質都是從有序狀態到無序狀態運動，但是時間箭頭在極端環境下也會出現彎曲！這源於相對論，像行星、恒星、黑洞等質量大的天體所產生的，它們能導致空間發生彎曲，比這更令人驚異的是愛因斯坦曾指出，空間和時間實際上是連成一體的稱之為時空，這意味著空間彎曲的時候時間也會隨之彎曲。
但是設想一下，若時光旅行者能夠回到過去會出現一個很難解釋的矛盾，最經典的例子就是祖父悖論。想象一下若我們用時間機器回到過去阻止了父輩相遇（爺爺奶奶），那麽就不可能存在回到過去的我們！阻止父輩相遇，看似是一個不合理的時間循環，但既然理論上時間旅行是可行，宇宙中肯定會有繞過矛盾的路徑。
科學家們曾提出過三種解釋時間旅行悖論方法，第一種是時間旅行永遠也無法實現，換句話說父輩悖論永遠不可能發生！第二種是多重時空，在進行時間旅行回到過去時，其實是進入了另一個平行宇宙，所以不會對原本的宇宙造成任何影響。第三種解決父輩悖論的理論是，當回到過去時無法改變過去的任何事，或許隻能作為一個觀測者！那麽如何進行時間旅行呢？
根據愛因斯坦關於時間和速度的發現物體在空間上移動的越快，跟其它事物相比的時間就會慢下來，這是通過實驗得到證明的，也被稱作時間膨脹。所以我們可以利用空間去到未來，當速度接近光速的時候時間就會膨脹，所產生的作用就相當於時間機器。 本章尚未完結,請點擊下一頁繼續閱讀---->>>