时空，也就是时间和空间。

在物理学中，认为时间和空间密不可分，是把两者视为“一个整体”，因而将时间和空间合起来称为“时空”（space-time）。

不仅如此，时间的流动还可慢可快，空间还可以伸长或收缩，甚至可以弯曲。

这样的看法似乎不可思议，然而它们确是现代物理学能够成立的基础。

中国古代就有宇宙一词，其中“宇”指的是空间，“宙”指的是时间。

地质年代的最大单位就翻译成宙。

康德曾就人类对时空的先验直觉有过深入的讨论，

而直到近代科学阶段，时间和空间才有严格的数学物理定义。

在牛顿那里，时间是绝对的，虽然有伽利略相对性原理，牛顿也觉得有绝对空间存在。

对于牛顿，时间空间是独立的物理存在。

而莱布尼兹对时空的理解更接近我们对时空的现代理解，

即这些最基本的物理量概念都有可操作的定义。

例如时间的定义就是事件的次序，我们通常用周期性运动来定义时间单位。

撇开时间的单项性，我们想象在物理学中，时间究竟是什么？

很遗憾，直到今天，除了一些操作性的定义，我们并不知道时间究竟是什么。

时间的操作定义与人们心理上感到的时间很类似，

也就是说，当我们感觉到变化，我们觉得时间流过，或时间在流逝。

所以，时间和变化即运动有关。

为了量度时间，我们需要找到可以信赖的运动，例如天体在天空中的位置的变化。

一天，就是太阳升起落下和再升起，或星星在天上东升西落一个周期。

一月，就是月相变化的一个周期。

一年，就是地球绕着太阳运动的一个周期。

所有这些都与运动有关。

现代授时技术已经用到了原子钟，这时基于某些原子的跃迁频率。

以上的时间的操作性定义基于一个假定，即时间的均匀性，

或某种周期运动本身的均匀性。这看上去有点同义反复，但并不完全是这样。

时间的均匀性和时间的另一个性质密切相关，就是物理定律在时间上的“平移不变性”，

一个物理定律在一万年前是如此，在一万年之后依然如此。

周期运动是物理定律的一个结果，所以周期运动的一个周期是均匀的。

在牛顿力学中，时间是均匀流动的，在爱因斯坦的侠义相对论中，时间同样是均匀流动的。

时间的均匀性好物理学中另一个深刻的现象有关，就是对称性意味着一个守恒的物理量。

物理定律在时间上的平移不变性是一个对称性，其对应的物理量是能量，

能量守恒和时间平移不变性是同义语。

我们很难用一个形象的办法解释为什么时间平移不变蕴含着能量守恒，

我们可以将这个关系作为物理学的一个结论接受下来。

当然，如果你接受量子力学的一个基本定律也能理解时间和能量的关系。

在量子力学中，频率与能量呈正比，那么，时间的均匀性意味着频率的不变性，

也就是能量守恒了。

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