数千年来，我们凝视空间，好奇它那古怪的形貌，无非是在表观上探寻，试图看出恒星与行星、太阳与月亮如何与地球相关联。日月运行是人类在天上的时钟，度量时、日、月和年。但空间与时间被当作分立的概念。不过，自20世纪初，我们与空间和时间的关系开始变化。爱因斯坦之后，二者被紧密结合到一起成为时空连续统，而研究空间的焦点不仅是“那里有什么”，还要有我们宇宙的过去与可能的未来。
度量一日的流逝在早期是用一个日表来实现的，这个东西类似于日晷上的晷针，靠投射出的日影来追踪太阳巡天的进程。数千年来，这都是时间流逝的最佳指示。后来到了17世纪，伽利略比较了摆动的吊灯和他自己的脉搏，发现了周期性的单摆运动。单摆总是花同样的时间完成一次完整的摆动：随着摆幅减小，单摆运动逐渐减慢以保持周期恒定。伽利略设计了一种摆钟，但从未制作出一台。是克里斯蒂安·惠更斯在1656年制造了第一台摆钟。
后来，罗伯特·胡克用弹簧的固有振荡控制机械钟的运作。用机械手段度量时间一直是常态，直到1927年供职于新泽西州贝尔电话实验室（Bell Telephone Laboratories）的加拿大裔电信工程师沃伦·马里逊（Warren Marrison）发现他可以用石英晶体在电路中的振动来精确度量时间。
时钟度量线性时间，它对人类生活非常方便，但还不能代表整个故事。
公元前500年左右，佛陀和毕达哥拉斯都提出了时间或许非线性的观念。他们相信时间可以是循环往复的而人类或许会死后复生。柏拉图认为时间是在万物之初创生的。但对亚里士多德来说，时间只存在于有运动的地方。哲学家芝诺（Zeno, 约公元前490年-公元前430年）提出了一个明显的悖论，似乎揭示了时间和运动都不能存在。如果我们将时间分割成的部分越小，一支运动箭矢行经的距离越短，直至“此刻”一瞬，箭矢不动。
但那种情境中，根本不存在箭矢的运动，因为时间是由无穷多没发生运动的“此刻”构成的。基督教哲学家圣奥古斯丁（St Augustine, 公元354年-公元430年）得出结论，时间并不存在，除非存在一种在观测的智能，因为只有对过去事物的记忆以及对未来事件的预期才会给出了此刻之外任何时间的存在。
我们个人对时间的体验是直截了当的。时间自过去经现在通向未来，不可能回溯过去，也不可能跳跃向前或定格现在。
它以稳定的速率朝一个方向运动。毫无疑问，数千年来，我们都假定这正是时间的本性。但事实或许并非如此。一切运动都是相对观察者的位置或运动而言的。那么，当你走过一个房间，静止在房间里的人可能会判断你的速度约为5千米每小时（3英里每小时）。你和这位观察者实际上都在自转的地球上，而地球穿行空间的公转线速度近乎30千米每秒（19英里每秒），但只有你走过房间的运动被观察到了。
不过，在一颗遥远行星上的观察者（用一台性能优良的望远镜）还会看到地球的自转和公转。所以，一个物体运动的速度取决于参考系，运动只能相对于其他物体或观察者来度量。
黑洞是时空中的“奇点”（singularities）。它们是引力强大到连光都不能逃逸的区域，任何靠得太近的东西都会被吸进去。当恒星自身坍缩到极小，就可能形成密度极大的黑洞，在某些情况下不大于一个原子核。离开黑洞所需的逃逸速度比光速还大。
度量一个黑洞尺寸的是它的事件视界（event horizon）——没有东西能逃逸出去的边界。虽然一个落入黑洞的宇航员在穿越事件视界时可能不会注意到任何反常之事，但在外边的观察者会看到那人的时间变慢了。在事件视界的边缘，时间看似冻结了。
还有另一种不那么理论性或复杂的方式将我们对空间的兴趣同时间、光速纠缠到一起。当我们观看恒星时，看到的是他们过去的样子，这是因为它们的光抵达我们所在要花一段时间。
即便来自太阳的光，也是我们看到之前8分钟发出来的。如果太阳在2分钟之前就已熄灭，我们会仍会看到它发光6分钟，全然不知即将面临的灾难。离太阳系最近的恒星是半人马座比邻星（Proxima Centauri），来自它的光抵达我们所在要花4年又3个月。在1988年首次发现的一颗超新星是有史以来探测到的最亮星之一。既然超新星表示一颗恒星的死亡，超新星已爆发，那颗恒星便不复存在了。
它有50亿光年之遥，所以在1988年看到的光表示该恒星死于50亿年之前，甚至早于我们所在太阳系的形成。开普勒和伽利略在1604年目击的超新星约有20000光年之遥——所以那颗恒星大约在猛犸象纵横冰封欧陆的时代已然不复存在了。