时空是物质运动的方向和速度。当光通过引力场时，光子将改变方向速度。“时空”是一个抽象的概念，它表达了事物的生与死的安排。时间和空间是绝对的概念，是存在的基本属性。测量值是相对于参考系统的。它的外延是对所有事件的长度和顺序的测量，内涵是无限和永恒的。
在狭义相对论中，光速是测量时间和空间的共同标尺，时间和空间的变化表现出依赖于这一共同标尺的规律。因此，时间和空间的测量值与特定惯性系统有关。空间和时间也是人类文明中一些最古老的概念。在古代，原始的农耕和放牧需要测量地球并适应天气，因此产生了简单的时空概念和测量方法。在古代，人们一直说“上下左右四个方向称为宇宙，过去和现在称为宇宙”。
物理学家最初把微观空间想象成由小块空间拼成的马赛克，他们相信，如果我们放大世界的图景，我们将看到像棋盘一样的结构。但这是不对的，一个问题是棋盘的网格线指定了一些特殊的方向，这将产生一些与狭义相对论相反的不对称性。例如，不同颜色的光将具有不同的传播速度，就像棱镜，棱镜将光分解为不同颜色的组件，这些效应通常很难被发现，但只要它们违反了相对论，它们的效应最终就会变得明显。
现代科学的开端必须涉及空间和时间的概念及其测量方法。它们的性质与任何特定物体及其运动无关。物体的运动特性和规律与如何在空间和时间坐标系中测量它们密切相关。一个简单的宇宙图像是：在无限绝对空间和无限绝对时间中，无限多的恒星或星系基本上是静止的，平均光度大致是一致的。为了确定惯性系，牛顿抽象了三维绝对空间和一维绝对时间的概念。
这张宇宙的简单图片在重力作用下是不稳定的，连为什么夜空是黑暗的这个简单问题都无法回答。空间的几何性质不是单个原子的性质，而是由大量原子组成的系统的新的、集体的和近似的性质。由于黑洞的温度可以上升或下降，因此有理由推测它应该具有微观结构。由于黑洞只是一个空的空间，它的内部组成部分只能是空间本身的组成部分。虽然广阔而空旷的空间看起来简单，但它隐藏了大量的复杂性。
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