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Verlässt man mit einem fast lichtschnellen Raumschiff die Erde und kehrt nach einer gewissen Zeit wieder zurück, so ist auf der Erde ein längerer Zeitraum verstrichen, als an Bord des Raumschiffes. Die Ursache ist die Zeitdilatation, die nach der speziellen Relativitätstheorie bei derartig hohen Geschwindigkeiten auftritt. Der genaue Ablauf einer solchen Zeitreise ist unter Zwillingsparadoxon beschrieben. Bei hinreichend großer Reisegeschwindigkeit und Beschleunigung wäre dabei im Prinzip in beliebig kurzer Reisezeit eine beliebig ferne Zukunft auf der Erde erreichbar. Bei einer für einen Menschen zumutbaren Beschleunigung erfordert jedoch eine Zeitverschiebung von Jahren auch eine Reisezeit aus der Sicht der Raumschiffbesatzung von über einem Jahr.
Nach der allgemeinen Relativitätstheorie ist der Lauf der Zeit auch von den Gravitations- und Beschleunigungsbedingungen abhängig, denen ein System unterworfen ist. So vergeht die Zeit auf der Spitze eines Berges schneller und in einem Bergwerk langsamer als auf Meereshöhe. Dieses Phänomen ließe sich als Zeitreise in die Zukunft interpretieren, wobei nicht nur eine raschere, sondern auch eine gebremste Reise möglich ist.
Der am weitesten "gereiste" Mensch ist ein russischer Kosmonaut, der 784 Tage an Bord der Raumstation Mir verbrachte. Er "reiste" im Vergleich zu seinen erdgebundenen Mitmenschen etwa eine Fünfzigstelsekunde in die Zukunft, weil die hohe Geschwindigkeit der Raumstation für eine spezialrelativistische Zeitdilatation sorgt die wesentlich größer ist als die gravitative Zeitdilatation. Durch die Effekte der gravitativen Zeitdilatation wäre die Erdoberfläche im Vergleich zum Raumschiff in die Zukunft gereist, dies ist bei geostationären Satelliten der Fall, da sie sich nicht so schnell bewegen wie erdnahe Satelliten.
Auf einem Neutronenstern kann die gravitative Zeitdilatation erheblich sein. So könnte ein hypothetischer Bewohner eines Neutronensterns eine zeitaufwändige Aufgabe in einer Umlaufbahn um den Stern erledigen, um einen Termin auf der Sternoberfläche leichter einhalten zu können.
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