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相对论产生于对运动本质的理解。读到此处时，你是运动的吗？你的回答可能取决于所处的位置：如果你坐在家里的椅子上，那就不是。如果你在坐火车或飞机旅行，那就是的。但这么说的时候，你是被近处存在的一个庞然大物——地球误导了。你想表达的实质是你相对于地球是（或不是）正在移动的。但请记住，你正和地球一起，以10万千米/时左右的速度绕着太阳的轨道飞驰，而地球正和太阳一起，以更快的80万千米/时的速度绕着银河系飞行。你是否在运动，完全取决于你以什么为参照物——可能是你主观认为固定在原地的东西。
图1—3 伽利略的船舱实验
这也是伽利略所意识到的。宇宙里没有固定不动、可以为所有的运动提供参照的坐标方格。我们必须确定物理学家所说的“参考系”，以此来测量运动。伽利略向我们展示，一个物体在一艘稳定移动的船上被向上抛出，仍然会直直地落回原处。事实上，如果这艘船没有窗户，就无法确定它在移动。相对于船来说，运动并没有发生。将近一百年后，牛顿在他的运动定律中，用到了伽利略的相对性理论的某些方面。不过，尽管如此，直到19世纪末，时间和空间的非绝对性才得到充分的认识，并最终结出了爱因斯坦的狭义相对论这颗果实。
从此以后，孤立的空间和孤立的时间都注定要消失成为影子。
——赫尔曼·闵可夫斯基（Hermann Minkowski）
爱因斯坦的革命性理论在伽利略相对论的基础上，增加了一个额外的因素。与前人不同，爱因斯坦知道“光”并不像看上去那么简单。爱因斯坦所钦佩的维多利亚时代的苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）曾认定，光是电和磁之间的相互作用，在任何特定的环境中，只能以特定的速度发生。光的速度不会因运动而改变。与其他事物不同，光的速度不是相对的。正向或背向一束光运动，光在真空中仍然以30万千米/秒的速度奔驰而来（在空气中会慢一点）。随着对相对论这一点微小但十分重要的补充，爱因斯坦发现时间和空间已然交织在一起。空间中的运动对时间的流动有影响。这就是操控看似稳定地流逝着的时间的关键。
虽然爱因斯坦在发展他的理论时，关注的是建立对现实本质的理解，而不是创造什么东西，但他还是通过探索时间和空间的关系，打开了通往时间旅行的大门。几年后，爱因斯坦在发展他的广义理论（它包含加速度和引力这两个方面）时又回到了相对论。这将为牛顿时代留下的未解之谜，即引力如何让距离甚远的一个物体影响另一个物体提供一个答案。牛顿的批评者们抓住这个疑点，说牛顿的理论是“玄学”。广义相对论还提供了让时间旅行成为现实的最后一块拼图。同时，爱因斯坦的理论也给威尔斯之后的小说创作者带来了新的动力。科幻小说有了另一种新的可供探索的现实可能性。
我们以为自己知道时间是什么，因为它可以被测量。但一旦开始思考时间，它就马上成了一种幻觉。
——罗伯特·麦克里弗（Robert Maciver）
时间旅行小说既有趣又有信息量。在物理学家有能力通过实验验证爱因斯坦的相对论所提出的可能性之前，科幻小说作家就已经能够探索时间旅行的意义和悖论了。但如今，时间旅行故事已不再只是虚构了。从爱因斯坦打开真正的时间旅行之门开始，就没有回头路可走，第四维度向我们开放了。时间旅行在物理上是可能的——自从爱因斯坦坐在他伯尔尼瑞士专利局的办公桌前想出他的理论以来，它已经被多次证实了。
但我们先别急着同意他，心急吃不了豆腐。时间是个难以定义的家伙。如果不首先弄清时间的本质，就开始考虑时间旅行的可能性，肯定为时过早。