阿尔伯特・爱因斯坦提出的相对论，是现代物理学殿堂中最为璀璨的瑰宝之一。它如同一条深邃的河流，冲刷着人们对宇宙时空的传统认知，构建起全新的物理框架。如今，相对论的名声早已超越了物理学界的范畴，成为家喻户晓的科学名词。无论是科普书籍的广泛传播、电视节目中专家的生动解读，还是网络平台上各类相关内容的分享，都让 “相对论” 这三个字深深烙印在大众的脑海中。
然而，在这崇高声誉的背后，除了相对论本身所具备的严谨性、前瞻性和对自然规律深刻的揭示力之外，媒体的广泛宣传起到了至关重要的推动作用。媒体以其独特的传播优势，将复杂的科学理论以相对通俗的方式呈现给大众，让更多人有机会接触和了解相对论，但同时也在一定程度上导致了一些信息的偏差和误解，为谣言的滋生埋下了伏笔。
在日常生活中，我们常常会听到这样一种说法：“相对论承认穿越时空的可能，但只有超越光速才能回到过去”。相信不少人在成长过程中都曾对这个说法深信不疑，我也不例外。
上初中时，我就从一些渠道接触到了这个观点，当时对爱因斯坦的崇拜之情溢于言表，这种崇拜源于我阅读的各类科普书籍以及电视上播放的科学节目。那些书籍和节目将爱因斯坦描绘成一位极具智慧和创造力的科学巨匠，他的理论仿佛拥有神奇的魔力，能够窥探宇宙的奥秘。
也正因为这份崇拜，我毫无怀疑地接受了 “超越光速就能回到过去” 的说法，甚至还曾幻想过未来有一天人类能够制造出超光速飞船，实现回到过去的梦想。但随着对物理学知识的不断学习和深入了解，我逐渐发现，这个看似合理的说法其实是一个彻头彻尾的谣言，是人们对相对论的一种严重误解。
要想彻底弄清楚这个谣言的来龙去脉，我们首先需要回顾一下在相对论诞生之前，人们对时空的认知情况。在相对论问世之前，牛顿的绝对时空观在物理学界占据着主导地位，并且这种观点也与人们的日常生活经验高度契合，因此得到了广泛的认可。
牛顿认为，时间是独立于空间和物质之外的一种绝对存在，它均匀地、不间断地流逝着，不受任何外界因素的影响。无论是一个人静止不动，还是乘坐高速列车疾驰，抑或是在宇宙中遨游，时间对于每个人来说都是完全一样的，它不会因为物体的运动状态而发生丝毫改变。在这种绝对时空观的框架下，时间和空间是相互独立、互不干涉的两个概念，人们根本无法将光速与时间联系在一起，更不会想到光速的快慢会对时间的流逝产生影响。
然而，随着科学技术的不断发展和人们对自然现象观察的日益深入，一些新的实验现象开始对牛顿的绝对时空观提出挑战。其中，迈克尔逊 - 莫雷实验的结果尤为关键。
该实验原本旨在测量地球相对于 “以太”（当时人们认为存在的一种绝对静止的参考系）的运动速度，但实验结果却表明，光速在不同的惯性参考系中都是恒定不变的，并不存在所谓的 “以太” 参考系。这一实验结果与牛顿的绝对时空观产生了严重的冲突，也让物理学界陷入了困惑之中。就在这个关键时刻，爱因斯坦以其非凡的洞察力和创新思维，突破了传统观念的束缚，于 1905 年提出了狭义相对论，为物理学的发展开辟了新的道路。
实际上，即便当时爱因斯坦没有提出狭义相对论，随着物理学研究的不断推进，其他科学家也很可能在不久之后提出类似的理论。因为在当时的物理学界，各种新的实验现象和理论探索已经为狭义相对论的诞生奠定了坚实的基础，就如同 “山雨欲来风满楼” 一般，狭义相对论的出现是历史发展的必然趋势。
狭义相对论的提出，彻底改变了人们对时空的认知。
它指出，时间和空间不再是相互独立的个体，而是紧密联系、不可分割的一个整体，即 “时空”。在这个时空框架中，光速扮演了至关重要的角色，它是一个恒定不变的常数，并且是宇宙中一切物体运动速度的上限（这里所说的物体是指具有静止质量的物体，光子由于其静止质量为零，所以能够以光速运动）。
狭义相对论提出后，衍生出了许多令人惊叹且知名度极高的推论，“钟慢尺缩” 效应便是其中之一。“钟慢效应” 指的是，在一个静止的参考系中观察，运动的物体所经历的时间会比静止时所经历的时间变慢；“尺缩效应” 则是说，在静止参考系中观察，运动的物体在其运动方向上的长度会比静止时的长度缩短。
这两个效应打破了人们对时间和空间的传统认知，让人们意识到时空并非绝对不变，而是会随着物体的运动状态发生改变。在这些推论中，“钟慢效应” 因为与时间相关，更容易引起人们的兴趣和关注，除了我们本文所要探讨的 “超光速回到过去” 的谣言之外，关于 “钟慢效应” 还存在一个被称为 “双生子佯谬” 的长期争论。
“双生子佯谬” 大致是这样的：有一对双胞胎兄弟，哥哥乘坐高速飞船前往遥远的星球，弟弟则留在地球上。根据狭义相对论的 “钟慢效应”，在弟弟看来，哥哥乘坐的飞船高速运动，哥哥的时间会变慢，所以当哥哥返回地球时，哥哥会比弟弟年轻；但从哥哥的角度来看，地球相对于飞船也在高速运动，弟弟的时间同样会变慢，那么当他返回地球时，弟弟应该比他年轻。这就出现了一个看似矛盾的情况。
实际上，“双生子佯谬” 并不矛盾，因为哥哥在乘坐飞船的过程中，需要经历加速、减速、转弯等过程，这些过程并非惯性运动，而狭义相对论的 “钟慢效应” 是基于惯性参考系的。如果要全面、准确地分析 “双生子佯谬”，就需要运用广义相对论的知识。经过严谨的科学计算和分析，最终的结论是当哥哥返回地球时，哥哥确实会比弟弟年轻，这一结论也得到了相关实验的验证。
正是由于狭义相对论中 “钟慢效应” 的存在，很多人在对其进行理解时，仅仅抓住了 “物体速度越快，时间就会变得越慢” 这一表面现象，并没有深入探究其背后的物理原理和适用条件。于是，一些人便在此基础上进行了不合理的拓展和想象，甚至还参考了 “钟慢效应” 相关的公式进行简单的推导，进而得出了这样的结论：既然物体的速度越快，时间就越慢，那么当物体的速度达到光速时，时间就会停止；如果物体的速度能够超越光速，那么时间就会倒流，人类也就能够回到过去。
这种结论乍一听似乎具有一定的逻辑性，尤其是对于那些没有深入学习过相对论知识的人来说，很容易被其迷惑。但实际上，这种结论从根本上就是错误的，因为在相对论的框架下，具有静止质量的物体的速度是不可能超越光速的，甚至连达到光速都是无法实现的目标。这一结论并非是空穴来风，而是由狭义相对论的另一个重要推论 ——“质增效应” 所决定的。
“质增效应” 指出，当物体的运动速度不断增加时，其质量也会随之不断增大。
根据狭义相对论的相关公式，物体的质量与速度之间存在着这样的关系：物体的运动质量等于其静止质量除以根号下（1 减去物体速度的平方与光速平方的比值）。从这个公式中我们可以清晰地看到，当物体的速度趋近于光速时，分母根号下（1 减去物体速度的平方与光速平方的比值）会趋近于零，此时物体的运动质量就会趋近于无穷大。而要使一个质量无穷大的物体继续加速，就需要无穷大的能量来提供动力。然而，在我们所处的宇宙中，并不存在能够提供无穷大能量的能源，因此，具有静止质量的物体根本无法达到光速，更不可能超越光速。
虽然我们无法实现超越光速回到过去的梦想，但在相对论的框架下，穿越到未来却是完全有可能实现的。这一可能性同样与狭义相对论中的 “钟慢效应” 密切相关。由于 “钟慢效应” 的存在，当一个物体处于高速运动状态时，其自身的时间流逝速度会变慢，而外界的时间则会按照正常的速率流逝。这就意味着，对于高速运动的物体而言，外界的时间正在加速流逝。
为了更直观地理解这一现象，我们可以做一个假设：假如你乘坐一艘速度接近光速的亚光速飞船前往宇宙中的某个星球。在飞船飞行的过程中，由于 “钟慢效应”，你的时间流逝速度会变得非常缓慢。当你在飞船上感觉到只过了五年时间，并完成了这趟星际旅行返回地球时，你会惊奇地发现，地球上已经过去了数千年甚至上万年的时间。
此时的你，相对于地球上的人来说，不就是已经穿越到了未来吗？这种穿越未来的方式，虽然目前还无法通过实际操作来实现，但从理论上讲是完全可行的。随着人类科学技术的不断进步，或许在遥远的未来，我们真的能够制造出亚光速飞船，让穿越未来的梦想成为现实。
当人们了解到在狭义相对论中无法实现超光速运动之后，可能会产生这样的疑问：狭义相对论是基于惯性系所建立起来的时空理论，而惯性系仅仅是一种理想状态下的物理模型，在现实的宇宙中，并不存在一个绝对的惯性系。那么，既然在狭义相对论的框架下物体无法超越光速，那么在广义相对论中是否存在超越光速的可能性呢？
要回答这个问题，我们首先需要明确狭义相对论和广义相对论之间的关系。狭义相对论主要研究的是在惯性参考系下物体的高速运动规律以及时空的性质，它所描述的是一种平直的时空；而广义相对论则将研究范围扩展到了非惯性参考系，引入了引力的概念，认为引力是由于物质的存在而导致时空弯曲所产生的效应，它所描述的是一种弯曲的时空。实际上，狭义相对论是广义相对论在特定条件下的一种特殊形式，当时空弯曲的效应可以忽略不计时，广义相对论就简化为了狭义相对论。从本质上讲，这两种理论是相互贯通、一脉相承的，它们共同构成了相对论的完整体系。
在相对论的体系中，无论时空是平直的还是弯曲的，物质在时空中的运动都遵循着一定的规律。如果我们用一种更为精确和专业的语言来描述物质的运动，那么可以说物质在时空中所走的轨迹都是 “类时曲线”（光子由于其静止质量为零，在时空中所走的轨迹被称为 “类光曲线”）。这里的 “类时曲线” 和 “类光曲线” 是相对论中用来描述物体运动轨迹的重要概念，它们与物体的运动速度密切相关。
所谓 “世界线”，指的就是物体在时空中的运动路线。
由于物体在时空中的每一个位置都对应着特定的时刻和空间坐标，因此将这些时刻和空间坐标所对应的点连贯起来，就形成了物体的世界线。在相对论中，根据物体运动速度的不同，世界线主要可以分为三种类型：类时曲线、类光曲线和类空曲线。
类时曲线对应的是物体的运动速度小于光速的情况，这是我们日常生活中最为常见的一种运动形式，无论是人行走、汽车行驶，还是飞机飞行，其世界线都属于类时曲线；类光曲线对应的是物体的运动速度等于光速的情况，目前已知的只有光子的运动世界线是类光曲线；而类空曲线则对应的是物体的运动速度大于光速的情况。
然而，根据相对论的基本原理，类空曲线在现实的宇宙中是不可能存在的，也就是说，相对论从根本上禁止了物体以超光速的速度运动。因此，我们可以简单地理解为，在相对论所描述的世界中，不允许类空曲线的存在，这也就从理论上彻底否定了物体超越光速运动的可能性。
或许有人会提出疑问，如果不采用这种几何语言来描述物体的运动，而是采用诸如 “相对于某个参考系而言的速度” 之类的语言，是否能够找到超光速运动的可能性呢？实际上，这种想法是不现实的。因为在非惯性参考系中，由于时空存在弯曲效应，利用坐标所计算出来的光速值有可能会偏离我们所熟悉的约每秒 30 万公里这个恒定值。
但这并不意味着在非惯性参考系中物体就可以超越光速运动，这种光速值的偏离仅仅是由于参考系的选择和时空弯曲所导致的一种数学计算结果上的变化，而并非是物体实际运动速度的真正改变。从本质上讲，相对论中光速恒定不变以及物体无法超越光速的基本原理，在任何参考系中都是普遍适用的，不会因为参考系的不同而发生改变。
虽然相对论禁止物体以超光速的速度运动，从而否定了通过超光速回到过去的可能性，但科学家们在对广义相对论的深入研究过程中，却发现了一些 “闭合类时曲线” 存在的可能性。那么，“闭合类时曲线” 究竟是什么呢？它又具有怎样的物理意义呢？
我们可以这样来理解 “闭合类时曲线”：如果一个物体在时空中的运动轨迹形成了一条闭合的曲线，并且这条曲线属于类时曲线，那么这条曲线就是 “闭合类时曲线”。从物理意义上讲，“闭合类时曲线” 意味着物体可以在不违背相对论基本原理的前提下，沿着这条曲线运动，最终回到过去的某个时刻和某个空间位置。
为了更形象地解释这个概念，我们可以进行一个类比。在三维空间中，如果我们想要回到原来的位置，只需要沿着一个圆形的轨迹行走一圈就可以实现，比如我们在操场跑道上跑步，跑完一圈之后就会回到起点。
那么，如果我们将时间也看作一个维度，形成一个四维时空，并且在这个四维时空中，时间维度也像空间维度一样可以形成一个 “圆形” 的轨迹，那么物体在这个四维时空中沿着时间维度的 “圆形” 轨迹运动，不就相当于在时间上进行 “圆周运动” 吗？这样一来，物体就能够沿着这条闭合的类时世界线回到过去，实现穿越时空回到过去的愿望。
然而，需要强调的是，虽然从理论上讲，广义相对论并没有完全排除 “闭合类时曲线” 存在的可能性，但要在现实的宇宙中制造出 “闭合类时曲线”，却是一件极其困难的事情，甚至在目前看来是几乎不可能实现的。要形成 “闭合类时曲线”，需要满足非常苛刻的物理条件，比如需要存在一种具有负质量的奇异物质，这种物质能够产生一种与普通物质相反的引力效应，从而使时空发生极端的弯曲，形成闭合的时间回路。
但到目前为止，科学家们还没有在宇宙中发现任何具有负质量的奇异物质，也没有找到制造这种物质的方法。因此，“闭合类时曲线” 仅仅是一种理论上的推测，要将其变为现实，还需要人类在物理学领域进行更加深入的研究和探索。
尽管在广义相对论中也不允许类空曲线的存在，也就是说同样禁止物体以超光速的速度运动，但与狭义相对论类似，在广义相对论的框架下，我们同样可以实现穿越到未来的目标。只不过，在广义相对论中，实现穿越未来所利用的是 “引力时间膨胀效应”，而不是狭义相对论中的 “运动时间膨胀效应”（即 “钟慢效应”）。
“引力时间膨胀效应” 是广义相对论中的一个重要推论，它指出，在引力场强度不同的地方，时间的流逝速度是不同的。引力场强度越强的地方，时间的流逝速度就越慢；反之，引力场强度越弱的地方，时间的流逝速度就越快。这一效应在著名的科幻电影《星际穿越》中得到了非常生动和形象的展现。
在电影中，主人公们前往一颗围绕黑洞运行的行星，由于黑洞具有极其强大的引力场，使得这颗行星上的引力场强度非常大。因此，在这颗行星上，时间的流逝速度变得异常缓慢。主人公们在这颗行星上仅仅停留了几个小时，但当他们返回宇宙飞船时，却发现飞船上的同伴已经等待了他们二十多年。这就是 “引力时间膨胀效应” 的真实写照，通过在强引力场区域停留一段时间，主人公们在不知不觉中就穿越到了未来。
根据 “引力时间膨胀效应”，如果我们能够前往一些引力场强度非常大的地方，比如黑洞附近（当然，这需要我们具备非常先进的技术，能够在黑洞强大的引力场中保证自身的安全），在那里 “转悠” 几圈，那么我们自身的时间流逝速度就会因为强引力的作用而变得非常缓慢。在这个过程中，我们自己并不会感觉到时间有任何异常，仍然会按照正常的节奏生活和感知时间的流逝。但当我们离开黑洞附近，返回到地球时，就会惊讶地发现，地球上已经过去了相当长的时间，可能是几十年、几百年，甚至是上千年。这样一来，我们就成功地实现了穿越到未来的目标。