物理學(xué)關(guān)于空間和時(shí)間的概念和度量方式本質(zhì)上和人類日常生活中的概念和度量是一致的，只是在不同領(lǐng)域其度量工具和精度要求各有不同。因此物理學(xué)關(guān)于時(shí)空觀念的研究和發(fā)展，往往會(huì)引起各方人士的興趣和困惑并且會(huì)反過來推動(dòng)工程技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

與空間的情況不同，大自然似乎給予人類一個(gè)可直接感受并易于觀測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)時(shí)間。那就是地球和月球運(yùn)動(dòng)的各種位置變化，使人們經(jīng)受到晝夜 （日）、月、季節(jié)和年的體驗(yàn)并形成了概念。在人們的有限生命中，它們似乎是周而復(fù)始地，永恒不變地重復(fù)不斷。因而，人們往往就把時(shí)間和某種特定的周期過程聯(lián)系起來。并且似乎是與空間概念和度量方式及度量過程毫無關(guān)系的。

但正如我們已指出的，時(shí)間的本質(zhì)是變化，特別是簡(jiǎn)單的位置變化。而這類變化的本身就是距離或角度的測(cè)量，因此時(shí)間的度量本質(zhì)上仍是空間的度量 （例如，地球上，不同地區(qū)的時(shí)差，就是用經(jīng)度的角度準(zhǔn)確標(biāo)示的）。而度量本身就把時(shí)間和空間有機(jī)地聯(lián)系起來。于是時(shí)間和空間的不同聯(lián)系方式就構(gòu)成了不同的物理學(xué)結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)在一定程度上，能以直接和簡(jiǎn)單的方式近似地表述特定物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)或演化過程。

在日常生活中，對(duì)于發(fā)生的任何事件都自然地指出所發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)。而從物理學(xué)的角度來考慮時(shí)空的實(shí)質(zhì)，就是要用一組數(shù)字來標(biāo)示每一個(gè)物理事件所發(fā)生的準(zhǔn)確的地址和時(shí)刻，這就使得我們能夠?qū)⑺芯康木唧w事件及其發(fā)展和演化過程從自然界中大量的混亂現(xiàn)象中，識(shí)別出來。當(dāng)然，這種識(shí)別并未對(duì)事物的本質(zhì)提供任何新的揭示，僅僅是給同一事物的另一個(gè)名稱。有如老子所言：“此兩者同出而異名，同謂之玄?！?/p>

生活在地球表面的人類面臨的基本問題之一，就是找路。特別是戰(zhàn)爭(zhēng)中的撤退或追擊，需要辨別方向和估計(jì)路程，于是產(chǎn)生了羅盤和大地測(cè)量。如中國(guó)古代黃帝發(fā)明了指南車。古埃及的尼羅河泛濫，使人民創(chuàng)造了面積測(cè)量方法，于是創(chuàng)立了歐幾里得幾何學(xué)；在古代中國(guó)亦有勾股弦定理。

時(shí)間的測(cè)量，無疑都起源于晝夜，月相的變化和四季等有規(guī)律的交替。這些現(xiàn)象受到人們的注意從而把人們的注意引向了天空和星體。人們通過幾何學(xué)的知識(shí)，把地面測(cè)量技術(shù)推廣向天空。從幾何角度來看就是把二維的空間距離和面積測(cè)量推廣到三維的空間距離和體積的測(cè)量。于是宇宙學(xué)由此形成，把幾何學(xué)的原理用于天體，我們就可確定天體的距離和軌道。地面上的人們是通過星光來觀測(cè)天體，于是不同距離的天體給予人們星光的時(shí)刻，就與光的傳播方式密切相關(guān)——光的軌跡是 “直線”嗎？光的傳播速度有多大？它在傳播過程中是變化的嗎？它的基本特征在傳播過程中會(huì)如何變化？這樣就產(chǎn)生了不同的假定和尋求與之相應(yīng)的檢驗(yàn)方法。于是不同的幾何學(xué)和物理學(xué)的結(jié)構(gòu)就在不同假設(shè)的基礎(chǔ)上建立起來。而理論的正確與否就由其所預(yù)言和計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)的符合程度來加以判別。

由此可見，人們的任何一個(gè)正確認(rèn)識(shí)大概有這樣一個(gè)建立和發(fā)展過程：首先是對(duì)大自然的可觀測(cè)信息的發(fā)現(xiàn)，如我們周圍的不同客體；然后是尋求一種觀測(cè)和準(zhǔn)確標(biāo)定這種信息的方法 （包括儀器的發(fā)明和制造及度量方式）；當(dāng)?shù)玫竭@些信息后，就試圖去尋找這些觀測(cè)在精確數(shù)量上的結(jié)果間的內(nèi)在關(guān)系。

所有這些，并不是對(duì)事物本質(zhì)的揭示，而僅僅是按事物的某些局部特征進(jìn)行分類、命名再通過比較和度量而給出精確的數(shù)量關(guān)系。正如道德經(jīng)中所指出 （常無與常有）此兩者，同出而異名，同謂之玄，玄之又玄，眾妙之門。就是說，人們認(rèn)識(shí)事物，僅僅是根據(jù)事物的特征將其分類、命名，這種做法并沒有對(duì)事物的本質(zhì)有任何揭示，對(duì)我們來說同樣是 “玄”（未知）的。但在已分類或命名的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步去尋找差異 （即否定之否定），則是認(rèn)識(shí)各種奧妙的方法。