时空

在物理学中，时空（英语：spacetime）又称时空连续体（space-time continuum）、时空连续统，是一数学模型，其将空间的三个维度和时间的一个维度合并成一个四维流形。时空连续性是指时空无限可分性。
时空图则用来可视化相对论效应，例如为什么不同的观察者对事件于何处与何时发生有不同的感知。时空是一种基本概念，分别属于物理学、天文学、空间物理学和哲学。并且也是这几个学科最重要的最基本的概念之一。
空间在力学和物理学上，是描述物体以及其运动的位置、形状和方向等抽象概念；而时间则是描述运动之持续性，事件发生之顺序等。时空的特性，主要就是通过物体，其运动以及与其他物体的相互作用之间的各种关系之汇总。

== 概要 ==
时间和空间是人类文明最为古老的概念之一。可追溯至远古时期，人类的耕作、放牧等日常劳动都需要测量土地、顺天时，这就产生了最基础的时空概念以及度量方法。古代就有“上下四方谓之宇，往古来今谓之宙”的说法。这里的“宇宙”也就是时空的理念。这也就是诞生了最原始的一维时间和三维空间，并发展同宇宙产生联系。
近代科学，无处不涉及时空的概念和测量方法，特别是文艺复兴以来，经典力学、物理学和天文学在对时空的认知上基本可以分为两条不同但相交的线索：

其一，以牛顿和麦克斯韦的重要理论——经典力学和经典电磁学为代表的时间-空间概念，经历爱因斯坦的狭义、广义相对论，再到现代宇宙论。
其二，从牛顿力学经过量子理论、量子力学以及量子场理论，再到量子引力、超弦或M理论。
但物理学对于时空的认识还存在不少基本问题尚待解决，还需要进一步完善和发展。

== 理论 ==

=== 牛顿的绝对时空概念 ===

==== 绝对时空 ====
利用欧几里得几何，测量出长方体的长、宽和高，便能算出其体积。也即是选择一个可以忽略大小的静止的参照物，只要得知需要计算物体与其的上下、左右和前后距离，就可以利用欧几里得几何计算出。
在描述运动上，需要得知瞬时的速度、加速度和所处位置，这就抽象出一维时间和三维空间的坐标系概念。所以要描述物体的运动，就需要选择一个可供参考的坐标系，为此，艾萨克·牛顿就创造出四维绝对时空的概念，绝对时间均匀流逝，绝对空间符合三维欧几里得几何。绝对时空的本性与任何具体物体以及运动状态无关。选择相对于绝对空间的静止或匀速直线运动为参照所得出坐标，就是惯性参考系。

==== 伽利略相对性 ====
在经典力学中，任意一个物体对于不同的惯性坐标系的空间坐标量和时间坐标量之间满足伽利略变换。在此之下，物体的位置和速度都是相对的；而空间位移，时间间隔以及加速度却是绝对不变的。因为绝对时间的同时性不变，所以相对于同一个惯性参照系的两个事件同时发生与否也是不变的。而两个同时发生的事件在其他惯性参照系下也是同时的，这就是绝对同时性。牛顿力学的所有规律（包括万有引力定律）在内，在伽利略变换下也都是不变的，这即是伽利略相对性原理…