雖然這部電影成功地在大眾文化中引出了荒誕的時間旅行理念，但它也是時間旅行情節漏洞的最大受害者。輕微劇透預警。
從《回到未來》到《終結者》，時間旅行是好萊塢一直玩不膩——也基本玩不對的主題。一考慮到量子力學的理論特性，很多有創意的自由製片人就沉迷於時間旅行這個點子中了。畢竟，你證明不了劇情是錯的，所以它肯定是對的，不是嗎？還真不是。
有數學方程式和粒子加速器試驗實實在在證明了時間旅行的可能性——所以為什麼製片人們不能稍微提高一點科學準確性呢？顯然，《復仇者聯盟4：終局之戰》的導演安東尼·羅素（Anthony Russo）和約瑟夫·羅素（Joseph Russo）也有同樣的困惑。
在《復仇者聯盟》系列電影的最後一部中，一個關鍵情節是圍繞時間旅行的概念而展開的。剛從滅霸用無限手套打了個響指毀滅的半個宇宙中走出來，斯科特·朗（蟻人）想出了一個復活其他人的辦法，他打算利用時間機器回到過去，將無限原石帶到現在來。當然，在測試託尼·史塔克建造的時間機器時，復仇者們出現了一場關於時間機器的討論。詹姆斯·羅德斯認為他們只需要回到過去殺掉嬰兒時的滅霸就可以了，面對大家的質疑，他背出了一連串他認為足以支持他的時間旅行理論的電影和電視節目的名字，包括《星際迷航》、《終結者》、《時空戰警》、《兩世奇人》、《時空怪客》、《時間的皺紋》、《時光倒流70年》、《熱浴盆時光機》還有《比爾和泰德歷險記》，接著由布魯斯·班納在所有人面前直擊要害地指出了“祖父悖論”問題。
“祖父悖論”是量子力學中很出名的一個悖論，它假設如果你回到過去然後殺掉你的祖父，那麼你父母甚至於你都將不復存在。悖論在於如何通過時間機器悄悄地殺死過去的你而不影響未來你的存在。或者就像班納所指出的“如果你回到了過去，那麼返回過去也就成為了未來的一部分，而當下也就成為了過去的一部分，這樣你就不能通過影響未來去改變當下了。”
然後斯科特朗沮喪地說道“那麼回到未來就是一句廢話了嗎？”
根據量子物理學家Pieter Kok和Matthew Szydagis的觀點，確實是這樣的。
雖然他們兩人都承認很喜歡這部電影，但還是公正地指出了這些情節是如何違背了物理定律，也就是說麥克弗萊（《回到未來》的主人公）一家會慢慢從他帶回過去的全家福照片上消失。
謝菲爾德大學教授Kok說：“在時間循環的每一點上，物理定律都應當是有效的，而不應該有什麼奇怪的現象出現，比如他看見照片上的兄弟姐妹褪色了一般——而這實在不符合物理事實，因為這可是照片啊，顏料印刷在上面怎麼會不明不白地消失呢？”
《復仇者聯盟：終局之戰》中提出了“多世界理論”，這一理論假設過去的改變會創造出完全新的宇宙，而不是過去的改變會影響當下。所以復仇者們的計劃是，這個理論實際上是由一位名叫David Deutsch的英國物理學家提出來近似地解釋“祖父悖論”的。
“如果你殺了你的爺爺但他其實並不是你爺爺，祖父悖論也就不存在了，因為他是（爺爺）在一個平行宇宙中一模一樣的翻版——這是祖父悖論難題的經典解法，”來自紐約州立大學奧爾巴尼分校的斯齊達吉斯（Szydagis）教授說：“另一個解法是你不能改變過去但卻可以完成它。但這於認知上缺乏合理性。”
斯齊達吉斯認為認知上合理並也在《終局之戰》中簡稍微帶過了的一個概念，是莫比烏斯環。
當託尼·史塔克（Tony Stark）試著看懂時間旅行GPS時，一個有著莫比烏斯環形狀的飛船的全息投影圖跳了出來。莫比烏斯環是數學上的一個只有連續一條邊的表面，它由將兩條長方形條帶接在一起並將其中一端扭轉180°製成。哈維穆德學院數學系所作的一張圖解中闡釋道：“這個看似平常的結構的迷人之處在於，原有的紙條顯然有兩面，可是莫比烏斯環只有一面。”有一些思想流派認為，莫比烏斯環有助於解釋時空。它代表的時間旅行將是這樣一種情況：當你回到過去，兩條時間線會因此存在。不過它們不是平行（無交叉）行進的，而是同時（有交叉）共存的。
“據我所知，我見過唯一一部採納了這個思想的電影是丹澤爾·華盛頓（Denzel Washington）主演的《時空線索（Deja Vu）》，”斯齊達吉斯說：“丹澤爾扮演的主角接到了一位女士的電話，但這位女士在幾小時前就已經死了。她既是活的又是死的——兩條時間線同時存在於一個宇宙之上了。”
但是，即使準確使用了所有術語並正解了祖父悖論，《終局之戰》這部電影的邏輯依然有一個致命的缺陷：你不能穿越回時光機發明之前的時間。
根據愛因斯坦的相對論，通往未來的單程票可能有好幾種不同的方式。而據我們所知，回到過去的問題在於這一切需要“物理上的負能量”，而我們甚至還不知道它是否存在。斯齊達吉斯說：“我們甚至沒有一個可以預測反重力效應的理論。無論以何種我們所能想到的方式來建造一座現實可行的時光機，這些理論基礎都是實現這一切的關鍵要素。”
Kok還指出，運行時光機需要相當於在地球上開一個蟲洞這麼多的能量，因此這完全是異想天開。不過電影中技術的巨大飛躍和牢靠的資金支持將這個侷限性輕鬆化解了（畢竟我們有託尼·史塔克）。即便如此，時光機無法將你送回史前時代甚至回到未來。
話說回來，前文的所有內容僅為主觀推測。《終局之戰》也許是時間旅行這個無稽之談的最大受害者，但這部電影對所有時間旅行意外的正視程度是值得稱讚的。
時間旅行總會帶點逃避的意思。你必須做得天衣無縫才能讓它不那麼像是專門拿來救場的橋段，”Kok說：“但如果故事足夠好，情節漏洞什麼的就真的無所謂了。”
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