Chính thiên tài Albert Einstein đã giúp con người ngộ ra yếu tố vật lý để mà du hành thời gian.
Việc du hành thời gian là có thật hay chỉ là sản phẩm của trí tưởng tượng? Ngày xưa, người ta đã cho rằng việc du hành thời gian là đi ngược lại với quy luật vật lý, nhưng thời điểm đó, "ngày xưa người ta" đã xét tới vật lý của Newton. Khi thuyết tương đối của Einstein ra đời, mọi thứ thay đổi.
Nhờ có thuyết tương đối của Einstein và sự giãn nở của thời gian, ta có thể khẳng định du hành thời gian có tồn tại, dựa vào khoảng cách ta đã đi được trong vũ trụ và với vận tốc nào.
Thiên tài Albert Einstein.
Từ giả thuyết của Einstein, ta có ví dụ giả tưởng nổi tiếng: nghịch lý cặp song sinh.
Một cặp song sinh có người anh là nhà du hành vũ trụ, còn người em sống và làm việc trên Trái Đất. Khi người anh du hành không gian với vận tốc gần vận tốc ánh sáng rồi trở về, nếu theo dõi từ góc nhìn của Trái Đất, chuyến đi sẽ mất tới hàng chục ngàn năm. Nhưng vì chuyển động của người anh có tính tương đối cao so với Trái Đất, người anh sẽ già đi với tốc độ chậm hơn người em song sinh bằng tuổi mình. Khi trở về sau chuyến hành trình, người anh chỉ già đi vài tuổi, nhưng người em đã qua đời từ lâu.
Nghịch lý cặp song sinh.
Nhưng không phải chỉ có ví dụ giả tưởng, ta có sự kiện thực tế: ta có cá nhân đã thực sự du hành thời gian.
Đó là nhà du hành vũ trụ Sergei Krikalev đã sống tổng cộng 803 ngày, 9 tiếng và 39 phút trên quỹ đạo. Trở về sau một chuyến đi dài 748 ngày trên Trạm vũ trụ Mir, Krikalev được nhận định rằng ông đã "trẻ ra" 0,02 giây so với chính Krikalev nếu như ông sống trên Trái ssất.
Hiện tại, ông Sergei Krikalev đang giữ kỉ lục du hành thời gian bằng hình thức trên.
Việc giãn nở thời gian gây ra bởi sự khác biệt của lực hấp dẫn hoặc của vận tốc tương đối, mỗi một cách vừa nêu lại ảnh hưởng tới thời gian theo một kiểu khác nhau. Khi phi hành gia bay trên quỹ đạo, họ cách xa tâm Trái Đất hơn so với những người trên mặt đất (hiển nhiên rồi!), do đó họ chịu ảnh hưởng ít hơn từ lực hấp dẫn.
Sergei Krikalev khi còn trẻ. Hiện tại ông đã 60 tuổi.
Tuy nhiên, việc giãn nở thời gian mà con người trải nghiệm khá nhỏ, bởi lực hấp dẫn của Trái Đất khá yếu. Đó là nhận định của chuyên gia Colin Stuart, và ông nói thêm rằng "việc giãn nở thời gian do vận tốc là rất đáng kể, phi hành gia đã du hành thời gian tới tương lai với một khoảng rất nhỏ".
Nhưng với công nghệ hiện tại, vận tốc của phi hành gia là giới hạn, nên sự thay đổi về thời gian là rất nhỏ. Ví dụ: sau 6 tháng ở trên Trạm Vũ trụ Quốc tế ISS, một phi hành gia chỉ "du hành" được khoảng 0,007 giây. Sẽ đi được nhiều hơn nếu trạm ISS bay với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng – khoảng 300.000km/s chứ không phải vận tốc "rùa bò" hiện tại – khoảng 7,7km/s.
Hiện tượng này đã được chứng minh bằng một vật thể du hành thời gian khác, đó là vệ tinh GPS, bay quanh Trái Đất với vận tốc 14.000km/h (3,8km/s). Mỗi ngày, đồng hồ của vệ tinh này lại nhanh hơn vài micro giây so với đồng hồ trên Trái Đất.
Phi hành gia chỉ cần lên sao Thủy, sống 30 năm ở đó là sẽ du hành được 22 giây, so với việc sống ở trên Trái đất.
Tiến sĩ J. Richard Gott, nhà vật lý vũ trụ từ Đại học Princeton nói rằng có thể kết hợp vận tốc cao và trường lực hấp dẫn lớn để du hành thời gian một cách hiệu quả ngay trong Hệ Mặt Trời này. Phi hành gia chỉ cần lên sao Thủy, sống 30 năm ở đó là sẽ du hành được 22 giây, so với việc sống ở trên Trái Đất. Hóa ra cũng không hiệu quả lắm nhỉ.
Vài giây có vẻ ngắn, nhưng ông Gott cũng nói thêm rằng các phi hành gia chưa đi quá xa vào vũ trụ. Ta mới lên có Mặt Trăng, mà đó mới chỉ cách Trái Đất 1,3 giây ánh sáng. Trong số tất cả những người có mặt trên Trái Đất, chỉ có các phi hành gia có khả năng du hành thời gian cao nhất, phải trông đợi vào họ làm nên điều kì diệu thôi.