在牛顿的经典物理中,时间是绝对流动的,人们并没有对人类是否可以穿越回到过去产生疑问,认为这是绝对不可能的。

到了20世纪初,爱因斯坦创立了狭义相对论和广义相对论。在狭义相对论中,时间和空间不再是绝对的,在不同的参照系中,时间和空间都会不一样。一个经典的例子是,如果一个人乘坐以接近光速运动的飞船旅行一圈再回来,他所携带的时钟与当地的时钟作比较,就会变慢了一些。在广义相对论中,时间和空间会受到能量的扭曲,这样,在不同的空间点,相同的时钟走的速度也会不一样。

一个极端的例子是黑洞,在黑洞边缘(视界) ,时钟走得非常慢。比方说,如果一个航天员到黑洞边缘走一圈再回到原处,他所携带的时钟和当地的时钟相比可能就变慢了很多。

黑洞就是这样一种天体:它的引力场是如此之强,就连光也不能逃脱出来。

虫洞是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。虫洞是20世纪30年代由爱因斯坦及纳森·罗森在研究引力场方程时假设的,认为通过虫洞可以作瞬时的空间转移或者时间旅行。

那么是否存在一种情况,一个人顺着某个轨迹(虫洞)运动再回到原来的空间点,就能够回到过去?或者根据狭义相对论,一个物体能够以超出光速的速度旅行,时间也能倒回?物理学家研究发现,要实现以上两种情况的时空穿梭需要负能量,负能量是制造时光机的一个重要条件。到目前为止,人们还没有发现产生负能量的手段,因此,时光机还不存在。总的说来,虽然我们还不能完全排除制造时光机的可能性,但是目前的物理学并不支持这种可能性。