19 世紀英國作家查理斯·蘭姆曾寫道：「世間萬物沒有任何東西像時間和空間那樣使我困惑。然而，因為我從來不去思考時間和空間，所以它們帶給我的煩惱比任何其他東西都少。」我們的絕大多數人都不會去憂慮時間和空間，但卻很想知道時間和空間是什麽，它們從何而來。
早在17世紀，人們很少把時間和空間聯系在一起，都以為時間和空間是相互分離的。時間在牛頓經典模型中是一根無限的「線」，或是兩端無限延伸的「鐵軌」，從無限的過去向無限的將來永遠流失。時間被認為是永恒的，它獨立存在於宇宙中發生的事物。而空間有可能是在幾千年前以多少和現狀相同的形態創生的，或者本來就有的。空間的最明顯之處是它無限地向外延伸，是無邊無際的。
20 世紀初，愛因斯坦研究發現，光速是恒定的，時間、空間與物質密切相關，時間與物質運動速度成反比。在此基礎上，他提出的廣義相對論，開創性地把時間和空間合並形成所謂的時空，認為空間和時間總是相互纏繞在一起的，而當空間誕生之後，時間也就誕生了。時間和空間的存在不僅不能獨立於宇宙，而且它們之間也不 能相互獨立，時空是彎曲的，是有形狀的。時空曲率越大，時間隨之變慢。至於時間和空間具體是什麽以及什麽時候產生的，這是科學家一直在探索的奧秘。
普遍接受的觀點認為，空間和時間是在奇異點大爆炸以後產生的。空間是大爆炸之後不斷膨脹形成的，時間也是在大爆炸以後不斷延續出現的。量子力學 理論認為，在大爆炸之前，沒有空間，也沒有時間，一切都處於量子狀態。在 奇異點大爆炸之前，奇異點幾乎是一個沒有任何空間的無限小的點。真正的空間概念是從大爆炸之後才開始產生的。
科學家認為，在大爆炸之前，宇宙只是一個奇異點，甚至都算不上物質。大爆炸之後，才產生了真正意義上的物質，而空間就是依賴於物質產生的，有了物質才有了一個可以衡量的邊界和大小。空間就是隨著物質的出現應運而生的。因此，空間是在奇異點大爆炸之後產生的。
現代宇宙學理論認為，宇宙大爆炸「之前」沒有時間可言，時間是奇異點大爆炸的瞬間產生的。那麽這個「一瞬間」是多少呢？科學家透過精密計算，這個瞬間就是10-43 秒的時間，這就是布朗克時間。這是迄今為止人類已知的最小時間單位，而且再也沒有比這更短的時間存在了。
也就是說，在大爆炸之後的10-43 秒，時間便產生了（霍金，1988）。科學家透過對空間進行測量和計算，得出了宇宙的年齡為138 億歲，這就是公認的宇宙的年齡數據。
在現實生活中，我們對於時間的理解似乎更有道理、更為透徹，甚至最有發言權。我們覺得時間是絕對的，是獨立於事物而存在的。但按照愛因斯坦的 廣義相對論，整個四維世界是由傳統上的長、寬、高三個維度，加上時間維度結合而成的，這就導致在不同地方的時間往往存在差異的現象。
因此，我們普通人對時空的理解與科學家的思考角度是不同的。科學家對時空的理解是這樣的：空間和時間緊密相連，時間依賴空間而存在。時間並不是以一種絕對的形式存在，每一個物體都有自己的時間維度，它們依賴於自己 所處的空間以及所進行的運動（布森特，2007）。
科學家試圖用最簡單的描述，來表達基於廣義相對論的時空關系：在一條平坦的毛毯上放一個大鐵球，那麽在毯子的中間會出現下陷，這種下陷就類似於太陽在時空中產生的作用，大鐵球會讓毯子伸展和彎曲。
這時候，如果我們拿著一個小鐵球從毯子上滾過去，小鐵球在開始的時候會試圖按照直線運動原理做運動，可是一旦它接近大鐵球所在的地方，就會慢慢地滾向凹陷之中。對於整個時空來說，這就是重力的作用，而時間和空間在這個時候都是彎曲的，而兩者之間也總是相互關聯的，而不會獨立存在（布森特，2007）。
為了更好地理解這種表述，美國科普作家比爾·布森特做了一個奇怪的假設。把三胞胎分別安放在高山頂上、地球表面、地下深洞中，如果排除一切外在因素（氣候、食物、疾病、災難等）的影響，那麽變老得最快的應該是高山頂上的孩子，老得最慢的應該是地下深洞中的孩子，而地球表面上的孩子的 變化則介於兩者之間。
聽上去有點不可思議吧，但就廣義相對論而言，這是一種正常的自然現象。因為在接近地球甚至更大質素的物質（體）時，時間會過得稍慢一些，這是由光能量及其頻率、重力關系所致（愛因斯坦，1905）。
此外，科學家於1962 年還嘗試地做了一個非常有趣的實驗，他們分別在水塔的頂、底兩端放置了精確的鐘表。最後發現，過了一段時間之後，水塔底端的鐘表所走得時間更慢一些。這似乎間接地佐證了「三胞胎孩子」假設神奇的合理性。
諸如此類，科學家的這些發現很神奇吧？從這些發現你想到了什麽？得到 了哪些啟示呢？比如，在選擇購買新房的時候，你是為了照顧高空景觀覺得樓 層越高的房子越好呢，還是為了圖方便覺得下面幾層的樓房好呢？相信你會從 中找到自己滿意的答案。
