空間和時間是事物之間的一種次序。空間用以描述物體的位形；時間用以描述事件之間的先后順序。空間和時間的物理性質(zhì)主要通過它們與物體運(yùn)動的各種聯(lián)系而表現(xiàn)出來。

　　在物理學(xué)中，對空間和時間的認(rèn)識可以分為三個階段：經(jīng)典力學(xué)階段、狹義相對論階段及廣義相對論階段。

　　在經(jīng)典力學(xué)中，空間和時間的本性被認(rèn)為是與任何物體及運(yùn)動無關(guān)的，存在著絕對空間和絕對時間。牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中說：“絕對空間，就其本性來說，與任何外在的情況無關(guān)。始終保持著相似和不變”“絕對的、純粹的數(shù)學(xué)的時間，就其本性來說均勻地流逝，而與任何外在的情況無關(guān)”。

　　另一方面，物體的運(yùn)動性質(zhì)和規(guī)律，卻與采用怎樣的空間和時間來度量它有著密切的關(guān)系。相對于絕對空間的靜止或運(yùn)動，才是絕對的靜止或運(yùn)動。只有以絕對空間作為度量運(yùn)動的參照系，或者以其他作絕對勻速運(yùn)動的物體為參照物，慣性定律才成立。即不受外力作用的物體，或者總保持靜止，或者總保持勻速運(yùn)動。這一類特殊的參照系，被稱為慣性參照系。

　　任何兩個不同的慣性參照系的空間和時間量之間滿足伽利略變換。在這種變換下，位置、速度是相對的，即相對于不同參照系其數(shù)值是不同的：長度、時間間隔是絕對的，即相對于不同參照系其數(shù)值是不變的，同時性也是絕對的。相對于某一慣性參照系同時發(fā)生的兩個事件，相對于其他的慣性參照系也必定是同時的。另外，牛頓力學(xué)規(guī)律在伽利略變換下保持形式不變，這一點(diǎn)符合伽利略相對性原理的要求。

　　正是這個相對性原理，構(gòu)成了對牛頓的絕對空間概念的懷疑的起點(diǎn)。如果存在絕對空間，則物體相對于這個絕對空間的運(yùn)動就應(yīng)當(dāng)是可以測量的，這相當(dāng)于要求在某些運(yùn)動定律中含有絕對速度。然而，相對性原理要求物體的運(yùn)動規(guī)律中必定不含有絕對速度，亦即絕對速度在原則上是無法測定的。萊布尼茲、貝克萊、馬赫等先后都對絕對空間、時間觀念提出過有價值的異議，指出過，沒有證據(jù)能表明牛頓絕對空間的存在。

　　愛因斯坦推廣了上述的相對性原理，提出狹義相對論的相對性原理，即不但要求在不同慣性參照系中力學(xué)規(guī)律具有同樣形式，而且其他物理規(guī)律也應(yīng)如此。

　　在狹義相對論中，不同慣性系的空間和時間之間遵從洛倫茲變換。根據(jù)這種變換，同時性不再是絕對的，相對于某一參照系為同時發(fā)生的兩個事件，相對于另一參照系可能并不同時發(fā)生。在狹義相對論中，長度和時間間隔也變成相對量，運(yùn)動的尺相對于靜止的尺變短，運(yùn)動的鐘相對于靜止的鐘變慢，光速在狹義相對論中是絕對量，相對于任何慣性參照系光速都是c。

　　經(jīng)典力學(xué)和狹義相對論都認(rèn)為一個慣性參照系可以適用于整個宇宙，或至少一個大的范圍。相對于某一個慣性參照系，宇宙中任何范圍中的物體運(yùn)動都遵從慣性定律。

　　愛因斯坦在廣義相對論中指出，如果考慮到物體的萬有引力，一個慣性參照系只能適用于一個非常局部的范圍，不可能適用于大的范圍，或全宇宙。如果對于描寫一個局部范圍中的物體來說，某一參照系是慣性的那么對其他范圍中的物體運(yùn)動而言，它一般就不再是慣性的。

　　為了描寫在一個大范圍中的運(yùn)動，對不同局部范圍要用不同的慣性參照系。物體之間的引力的作用，就在于決定各個局部慣性系之間的聯(lián)系。

　　用幾何的語言來說，各個不同的局部范圍的慣性參照系之間的關(guān)系，可以通過時空曲率來規(guī)定。引力的作用就在于使空時變成彎曲的，而不再是經(jīng)典力學(xué)中的無限延伸的歐幾里得幾何的絕對空間，也不再是經(jīng)典力學(xué)中的無限延伸的閔可夫斯基空間。

　　總之，在廣義相對論中，時空的性質(zhì)不是與物體運(yùn)動無關(guān)的。一方面，物體運(yùn)動的性質(zhì)要決定于用怎樣的空間時間參照系來描寫它另一方面時空的性質(zhì)也決定于物體及其運(yùn)動本身。

　　量子論的發(fā)展，對時間概念提出了更根本的問題。量子論的結(jié)論之一就是：對于一個體系在過去可能存在于什么狀態(tài)的判斷結(jié)果，要決定于在現(xiàn)今的測量中做怎樣的選擇。所以，除非一個體系的過去狀態(tài)是已經(jīng)被記錄到了這種情況以外，不能認(rèn)為體系的歷史是獨(dú)立于現(xiàn)今的選擇，而存在于過去的時間中的。

　　這種現(xiàn)在與過去之間的相互關(guān)系，是與因果順序概念十分不同的，暗含于時間概念中的因果序列要求過去的存在應(yīng)是不依賴現(xiàn)在的。另外，量子論還表明，在10¯³³厘米、10¯³³秒這樣小的時空尺度中，描寫事件順序的“前”“后”概念將失去意義。

　　因此，用時間來描述事件發(fā)生的順序，可能并不總是合用的。空間與時間是事物之間的一種次序，但并不一定是最基本的次序，它可能是更基本的次序的一種近似。