時間旅行至今還沒有顯露其現實可能性，盡管如此，提出這一觀念還是很了不起的。總的說來，人類雖然還缺乏超時間旅行的實踐，但卻已經在幻想中暢遊時間的長河，由此而產生的科幻作品就其內容而言是豐富多彩的。當然，從幻想到現實之間，而我們已知的任何主體都是一個過程（因為生命本身就有過程性）。換言之，旅行者本身存在於時空之中，並隨著時空的改變而改變，如果旅行者超越自然時間的節拍而向未來世界運動，必然立即以相應的加速度趨於衰老，並在超過一定界限後死亡；如果旅行者逆轉時間的方向而向過去世界運動，那麼，必然立即以相應的速度變得幼小，甚至進入誕生前的狀態。這樣，旅行者就不再是原來意義上的主體，也就無法完成相應的旅行。自從威爾斯提出“時間機器”的設想以來，許多科幻作家都對超時間旅行這一題材感興趣。當然，除了威爾斯的啟發之外，還有很多因素促進了這類科幻作品在本世紀的繁榮。
首先，愛因斯坦所提出的相對論根本改變了傳統的時間觀念，使人們意識到時間的非線性，懂得時間可以壓縮和延伸。時空穿梭理論上可行，看來似乎有些荒誕。但導致了這些科學家如此瘋狂的正是愛因斯坦的相對論給他們提供了理論上的支持。愛因斯坦在相對論中指出，在我們的宇宙之中，時間與空間是相互交迭的，當物體的質量與速度不斷增加，其存在的時間和空間也將隨之變化。以前一些實驗，亦證明了它的正確性，其中科學家利用一個粒子加速器把粒子加速到接近光速，便發現這些粒子要比在實驗室放著的其它粒子衰減的慢。
在愛因斯坦的相對論中提到了一種新的空間結構--四維空間，它在我們傳統的三維世界之上又增加了一維，傳統的三維空間論裏，我們可以給任何物質以一個相對參照係內的坐標，以表明它的空間位置。這是我們可以理解和接受的，就象理解長寬高一樣。但是在此之上再加一維，我們恐怕難以理解和接受。而愛因斯坦也沒有就此事留下足以讓人充分肯定的說明和“樣板工程”，而相反，他給我們留下了足夠的想象和探索的空間。在愛因斯坦的相對論裏，光速是一個非常重要的元素，質能轉換的公式，和尺縮鍾慢以及時光倒流理論等等，光速及其等量數值都有身影在其中。“當我們以接近光速的速度移動時，我們的標尺將會縮短、時鍾將會變慢”愛因斯坦在相對論裏為我們描述“當我們以光速移動時，時間將不再流動；而我們開始以超越光速的速度移動時，時光將會倒流！”
光速恒定和光速不可突破是相對論的基石，所以相對論本身否定了時空旅行的可能性。可是天體物理學、物質結構學等領域的一係列重要發現，也推動著人類時間觀念的變革。英國物理學家泰勒指出：“宏觀和微觀的時間概念是迥然不同的”；另一位物理學家弗裏特喬夫?凱普拉的解說更簡單——時間“在宇宙不同的部分，流速不同”。據說，在黑洞附近的瞬間，可能相當於地球上的萬古永世。由於我們居住的星球和宇宙其它地方存在不同的規律，可能還有複數的“時間”。這些見解，和科幻作品中對多時軌的描寫有密切關係。“時光倒流”，這種科學上被認為不可能出現、作為論據以否定物體可被加速到比光運動得還快的現象，則為科幻作家所津津樂道。
第一本時間旅行的小說，大概是馬克?吐溫（1835~1910）寫的《一個在亞瑟王廷的康州美國人》，故事是一個人在被擊昏後，醒來時已在古代英格蘭，還遇上了亞瑟王、梅林等人。這故事十分有名，造成類似的“回到過去”式故事風潮不斷，至今不少電視劇在沒題材時都會搬來再用。不過有些科學家認為他們已經證實時光穿梭是不可能的，比如說由香港科技大學物理學家杜勝望帶領的研究團隊表示他們已經證實了一個單一的光子，也就是光的最基本量子，亦遵循宇宙的“交通法規”。愛因斯坦斷言光速是宇宙的交通法規，或者更簡單點說，在宇宙中，沒有什麼比光更快。研究團隊表示，由此論證了時光穿梭是不可能的。早在十年前，就有科學家提出過時光旅行的可能性，當時他們發現光的脈衝在某些特殊媒介中的快速傳播可能超越光速，但後來這一結果被證明僅是一種視覺效果，科學家此時依然認為一個單獨的光子可能超越光速。然而，杜教授認為愛因斯坦是正確的，並且決定通過測量一個單獨光子的最終速度來結束這場爭論。最終，實驗結果顯示單一光子同樣遵循光速定律。
綜上所訴，時空穿梭這件事情可以說是“成也愛因斯坦敗也愛因斯坦”，人們從愛伊斯坦的相對論中看到了時空穿梭的可能性，又從愛因斯坦其他的理論中得出了時空穿梭是不可能的理論依據。