زمان یکی از ابعاد جهان است و همانطور که در پاسخ به سوال «چرا نمی‌توان در زمان سفر کرد» توضیح دادم، جغرافیای فضا-زمان تحت تاثیر وضعیت سوژه‌ی ناظر و نیروهای جانبی می‌تواند تغییر کند.
پیش از مطرح کردن روش‌های نظری برای «سفر در زمان» باید دو چیز را به خاطر داشته باشیم:
- هیچ «چیز» نمی‌تواند در فضا-زمان با سرعتی بیش از سرعت نور (علیت) طی مسیر کند.
- گذشته، حال و آینده با توجه به نسبت وضعیت بین دو موقعیت (ناظر) قابل تعریف هستند. (برای توضیح به پاسخ به سوال «چرا نمی‌توان در زمان سفر کرد» مراجعه کنید)
به صورت کلی برای سفر در «زمان» باید سرعتی بیش از سرعت نور داشته باشیم. چرایی این موضوع را می‌توان با استفاده از نمودار فضا-زمان تشریح کرد:
نمودار فضا-زمان
این نمودار فضا-زمان برای یک ناظر است. در این نمودار فضا روی محور افقی و زمان روی محور عمودی تصویر شده‌اند. البته خود فضا سه بعد دارد که برای سادگی به یک بعد کاهش یافته.
مرکز مختصات در این نمودار مکان صفر (نسبت با ناظر) و زمان صفر (نسبت به مشاهده) است. یعنی همین الان و همین جا! اگر رویدادی در فضا رخ دهد، تاثیر آن ماکزیمم با سرعت نور در فضا پخش خواهد شد تا به ما برسد. خطوط ۴۵درجه در این نمودار حرکت نور را نشان می‌دهند.
| \ *آینده متحمل / *|
| \ * | / * |
| \ * | / * |
| \* | / * |
| \|/ * |
|----------اکنون-اینجا-----------|
| /|\ |
| / | \ |
| / | \ |
| / گذشته‌ی محتمل\ |
با توجه به نمودار ما در آینده تنها درون مثلث بالایی می‌توانیم حضور داشته باشیم و نه ورای مرزهای آن. چرا که سرعت حرکتمان از سرعت حرکت نور کمتر است. پس تمامی آینده‌ی محتمل برای ما در مثلث بالایی وجود دارد. با همین استدلال می‌توان نتیجه گرفت تمام جاهایی که می‌توانستیم در گذشته باشیم (تمام اثراتی که از جهان به ما می‌رسد) در مثلث پایینی محدود شده است.
اما اگر فرض کنیم با سرعتی بسیار نزدیک به سرعت نور (مثلا خطی با زاویه‌ی ۲۰درجه در برابر ۴۵درجه در نمودار) حرکت کنیم، آنگاه نمودار فضا-زمان ما نسبت به آنچه برای ناظر ساکن است شروع به چرخش می‌کند و آینده‌ی محتمل ما از دامنه‌ی آینده‌ی محتمل ناظر ثابت بیرون می‌رود (این آینده‌ی محتمل جدید را با علامت * در نمودار نشان داده‌ام). اگر این منطق را ادامه دهیم، می‌توان نتیجه گرفت که اگر بتوانیم نمودار فضا-زمان خود را بیش از ۴۵درجه بچرخانیم، آینده‌ی محتمل ما می‌تواند شامل گذشته‌ی (یا دست کم زمان گذشته‌ی) ناظر ثابت هم باشد. نام این را می‌توان سفر به گذشته گذاشت (البته می‌بینیم که در واقع برای ناظر متحرک این آینده است و این تنها برای ناظر ثابت مفهوم گذشته دارد! باز هم جغرافیای فضا-زمان).
با این حساب می‌بینیم که تنها راه سفر به «گذشته» گذر از محدودیت سرعت انتشار اثر (علیت یا سرعت نور) است. کاری که باید ناممکن باشد. اما....
فضا-زمان منقبض
یکی از ایده‌های بسیار معروف برای سفر با سرعتی بیش از سرعت نور استفاده از نیروی گرانشی برای منقبض کردن فضا-زمان است. تصور کنید فضاپیمایی داشته باشیم که بتواند جلوی خود میدان گرانشی عظیمی ایجاد کند. این میدان به انقباض فضا زمان خواهد انجامید. فضاپیما می‌تواند با سرعتی کمتر از سرعت نور در این فضا-زمان منقبض طی مسیر کند و پس از گذر از آن با از بین رفتن میدان گرانشی، مجددا فضا-زمان منبسط شده و به چیزی بسیار بیشتر تبدیل شود. در این صورت می‌توان گمانه‌زنی کرد که فضا پیما مسیری بسیار زیاد را در فضا در زمانی بسیار کم (کمتر از آنچه نور در حالت عادی نیاز دارد تا طی کند) طی کرده است.
کرم‌چاله‌ها
یکی از ایده‌هایی که از ریاضیات نسبیت‌عام بیرون می‌جهد، ایده‌ی اتصال اتفاقی بخش‌های مختلفی از فضا-زمان به یکدیگر است که در حالت عادی فاصله‌ی زیادی تا هم دارند. در داستان‌ها و فیلم‌های علمی-تخیلی بسیار به ایده‌ی کرم‌چاله‌ها پرداخته شده. تصور می‌شود اگر «چیزی» وارد یک کرم‌چاله شود با سرعت زیادی می‌تواند از نقطه‌ای از فضا-زمان به نقطه‌ای دیگر منتقل شود. نقاطی که می‌توانند بسیار دور از هم باشند. این را می‌توان راهی برای گسترش «آینده‌ی محتمل» در نموارد فضا-زمان هم در نظر گرفت.
تله‌پورت
تله‌پورت از ایده‌هایی قدیمی است که می‌توان آن را به پدیده‌هایی واقعی هم تشبیه کرد. مثلا در مکانیک کوانتمی اطلاعات می‌توانند با سرعتی بیش از سرعت نور منتقل شوند. اگر دو ذره درهم تنیده (entangled) را در نظر بگیریم، به محض اندازه‌گیری مشخصه‌ای از یکی از ذرات، مشخصه‌ی وابسته‌ی ذره‌ی دیگر در لحظه در وضعیتی متناسب با مقدار اندازه‌گیری شده از ذره‌ی اول، قرار می‌گیرد. (سوال جدا)
می‌توان گمانه‌زنی کرد که با استفاده از این تکنیک (که امروزه برای انتقال اطلاعات استفاده شده!) بتوان داده‌هایی را از فواصل بسیار دور با سرعتی بیش از سرعت نور منتقل کرد. این می‌تواند نوعی نگاه در زمان‌هایی که به صورت عادی در دسترس نیستند، تلقی شود.
* این‌ها روش‌هایی علمی-تخیلی هستند که ریشه در ایده‌های فیزیکی دارند اما الزاما قابل انجام نیستند. بلکه تنها گمانه‌زنی‌هایی برای راه‌های ممکن است نه آنچه الزاما در واقع رخ دهد.
