時空是物質運動的方向和速度。當光透過引力場時，光子將改變方向速度。“時空”是一個抽象的概念，它表達了事物的生與死的安排。時間和空間是絕對的概念，是存在的基本屬性。測量值是相對於參考系統的。它的外延是對所有事件的長度和順序的測量，內涵是無限和永恆的。

在狹義相對論中，光速是測量時間和空間的共同標尺，時間和空間的變化表現出依賴於這一共同標尺的規律。因此，時間和空間的測量值與特定慣性系統有關。空間和時間也是人類文明中一些最古老的概念。在古代，原始的農耕和放牧需要測量地球並適應天氣，因此產生了簡單的時空概念和測量方法。在古代，人們一直說“上下左右四個方向稱為宇宙，過去和現在稱為宇宙”。

物理學家最初把微觀空間想象成由小塊空間拼成的馬賽克，他們相信，如果我們放大世界的圖景，我們將看到像棋盤一樣的結構。但這是不對的，一個問題是棋盤的網格線指定了一些特殊的方向，這將產生一些與狹義相對論相反的不對稱性。例如，不同顏色的光將具有不同的傳播速度，就像稜鏡，稜鏡將光分解為不同顏色的元件，這些效應通常很難被發現，但只要它們違反了相對論，它們的效應最終就會變得明顯。

現代科學的開端必須涉及空間和時間的概念及其測量方法。它們的性質與任何特定物體及其運動無關。物體的運動特性和規律與如何在空間和時間座標系中測量它們密切相關。一個簡單的宇宙影象是：在無限絕對空間和無限絕對時間中，無限多的恆星或星系基本上是靜止的，平均光度大致是一致的。為了確定慣性系，牛頓抽象了三維絕對空間和一維絕對時間的概念。

這張宇宙的簡單圖片在重力作用下是不穩定的，連為什麼夜空是黑暗的這個簡單問題都無法回答。空間的幾何性質不是單個原子的性質，而是由大量原子組成的系統的新的、集體的和近似的性質。由於黑洞的溫度可以上升或下降，因此有理由推測它應該具有微觀結構。由於黑洞只是一個空的空間，它的內部組成部分只能是空間本身的組成部分。雖然廣闊而空曠的空間看起來簡單，但它隱藏了大量的複雜性。
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