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

　　在物理學(xué)中，對(duì)空間和時(shí)間的認(rèn)識(shí)可以分為三個(gè)階段：經(jīng)典力學(xué)階段、狹義相對(duì)論階段及廣義相對(duì)論階段。

　　在經(jīng)典力學(xué)中，空間和時(shí)間的本性被認(rèn)為是與任何物體及運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的，存在著絕對(duì)空間和絕對(duì)時(shí)間。牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中說(shuō)：“絕對(duì)空間，就其本性來(lái)說(shuō)，與任何外在的情況無(wú)關(guān)。始終保持著相似和不變”“絕對(duì)的、純粹的數(shù)學(xué)的時(shí)間，就其本性來(lái)說(shuō)均勻地流逝，而與任何外在的情況無(wú)關(guān)”。

　　另一方面，物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和規(guī)律，卻與采用怎樣的空間和時(shí)間來(lái)度量它有著密切的關(guān)系。相對(duì)于絕對(duì)空間的靜止或運(yùn)動(dòng)，才是絕對(duì)的靜止或運(yùn)動(dòng)。只有以絕對(duì)空間作為度量運(yùn)動(dòng)的參照系，或者以其他作絕對(duì)勻速運(yùn)動(dòng)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(dòng)。這一類特殊的參照系，被稱為慣性參照系。

　　任何兩個(gè)不同的慣性參照系的空間和時(shí)間量之間滿足伽利略變換。在這種變換下，位置、速度是相對(duì)的，即相對(duì)于不同參照系其數(shù)值是不同的：長(zhǎng)度、時(shí)間間隔是絕對(duì)的，即相對(duì)于不同參照系其數(shù)值是不變的，同時(shí)性也是絕對(duì)的。相對(duì)于某一慣性參照系同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，相對(duì)于其他的慣性參照系也必定是同時(shí)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(duì)性原理的要求。

　　正是這個(gè)相對(duì)性原理，構(gòu)成了對(duì)牛頓的絕對(duì)空間概念的懷疑的起點(diǎn)。如果存在絕對(duì)空間，則物體相對(duì)于這個(gè)絕對(duì)空間的運(yùn)動(dòng)就應(yīng)當(dāng)是可以測(cè)量的，這相當(dāng)于要求在某些運(yùn)動(dòng)定律中含有絕對(duì)速度。然而，相對(duì)性原理要求物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律中必定不含有絕對(duì)速度，亦即絕對(duì)速度在原則上是無(wú)法測(cè)定的。萊布尼茲、貝克萊、馬赫等先后都對(duì)絕對(duì)空間、時(shí)間觀念提出過(guò)有價(jià)值的異議，指出過(guò)，沒(méi)有證據(jù)能表明牛頓絕對(duì)空間的存在。

　　愛(ài)因斯坦推廣了上述的相對(duì)性原理，提出狹義相對(duì)論的相對(duì)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(duì)論中，不同慣性系的空間和時(shí)間之間遵從洛倫茲變換。根據(jù)這種變換，同時(shí)性不再是絕對(duì)的，相對(duì)于某一參照系為同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，相對(duì)于另一參照系可能并不同時(shí)發(fā)生。在狹義相對(duì)論中，長(zhǎng)度和時(shí)間間隔也變成相對(duì)量，運(yùn)動(dòng)的尺相對(duì)于靜止的尺變短，運(yùn)動(dòng)的鐘相對(duì)于靜止的鐘變慢，光速在狹義相對(duì)論中是絕對(duì)量，相對(duì)于任何慣性參照系光速都是c。

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

　　愛(ài)因斯坦在廣義相對(duì)論中指出，如果考慮到物體的萬(wàn)有引力，一個(gè)慣性參照系只能適用于一個(gè)非常局部的范圍，不可能適用于大的范圍，或全宇宙。如果對(duì)于描寫(xiě)一個(gè)局部范圍中的物體來(lái)說(shuō)，某一參照系是慣性的那么對(duì)其他范圍中的物體運(yùn)動(dòng)而言，它一般就不再是慣性的。

　　為了描寫(xiě)在一個(gè)大范圍中的運(yùn)動(dòng)，對(duì)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(gè)局部慣性系之間的聯(lián)系。

　　用幾何的語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，各個(gè)不同的局部范圍的慣性參照系之間的關(guān)系，可以通過(guò)時(shí)空曲率來(lái)規(guī)定。引力的作用就在于使空時(shí)變成彎曲的，而不再是經(jīng)典力學(xué)中的無(wú)限延伸的歐幾里得幾何的絕對(duì)空間，也不再是經(jīng)典力學(xué)中的無(wú)限延伸的閔可夫斯基空間。

　　總之，在廣義相對(duì)論中，時(shí)空的性質(zhì)不是與物體運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的。一方面，物體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)要決定于用怎樣的空間時(shí)間參照系來(lái)描寫(xiě)它另一方面時(shí)空的性質(zhì)也決定于物體及其運(yùn)動(dòng)本身。

　　量子論的發(fā)展，對(duì)時(shí)間概念提出了更根本的問(wèn)題。量子論的結(jié)論之一就是：對(duì)于一個(gè)體系在過(guò)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(cè)量中做怎樣的選擇。所以，除非一個(gè)體系的過(guò)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(guò)去的時(shí)間中的。

　　這種現(xiàn)在與過(guò)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(shí)間概念中的因果序列要求過(guò)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(shí)空尺度中，描寫(xiě)事件順序的“前”“后”概念將失去意義。

　　因此，用時(shí)間來(lái)描述事件發(fā)生的順序，可能并不總是合用的。空間與時(shí)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。