在牛顿物理学中，空间和时间本质上是不同的，从它们不能直接相互联系这一事实就可以看出，这意味着在牛顿物理学中，没有将空间中的有限平移和时间中的有限平移联系起来的方程。相关的方程称为伽利略变换。
但我们知道，牛顿物理学仅仅是相对论物理学所描述的更精确的现实模型的近似值。一开始，人们可能会觉得它们确实是一样的，因为空间和时间肯定有一些相似之处：两者都允许我们量化物体或事件之间的距离，或度量间隔。没有空间，任何地方都会在同一个位置;没有时间，任何时候都将是同一时刻。它们都不能被直接观察到，也不具有表征物理对象的那种物质性。这两个方面都可以被称为我们存在的仓库，我们称之为时空。
最重要的是，在相对论物理学中，空间和时间可以直接相互联系。在微分级别（或者，在没有重力的情况下，在宏观级别）控制坐标变化的基本变换是洛伦兹（或者，更广泛地说，Poincaré）变换。它们取代了加利利变换（或者可以被认为是一种一般化的变换，在这种变换中，普遍的速度上限是有限的），它们明确地告诉我们，当两个观察者相对运动时，那么一个观察者可以测量的距离区间，另一个观察者可以测量的部分时间区间，反之亦然。
由于这些原因，人们很容易认为空间和时间在基本层面上其实没有什么不同。但事实并非如此。物体之间的基本间隔，即时空间隔，表示空间中的空间量符号与时间量相反。这不仅仅是数学上的人工产物，而是时空几何的固有特征。由这个负号产生的几何，叫做双曲几何，和我们熟悉的欧几里得几何很不一样。我发现很难对前者建立一种直觉，就像对欧几里得几何学一样自然。
这里我试图给大家一些直观的认识。在欧几里得几何中，只有空间，所以所有方向都是等价的。因此，当我们旋转方向时，没有什么本质上的改变：我们只是从一个具有类空特征的方向改变到另一个具有类空特征的方向。
在时空几何中，有不同种类的方向，每一种都有自己的特点。
有一些方向具有主要的空间性质。例如，当你在空间中旋转时，你只是从一个方向改变了一个类空字符，就像在欧几里得几何中一样。然而，这并不是你在时空中方向的特征，因为即使你在一个参考系中，在这个参考系中你在空间中是静止的，时间仍然为你流逝，这就是决定你在时空中的方向的东西。
有一些方向具有主要的时效性。在你静止的参考系中，你会朝着一个方向，在这个方向中，时间型角色占据主导地位，以至于它完全是时间型的，因为在那个参考系中唯一发生的变化是时间的流逝。看到这一点的一种方法是，你不能沿着“改变的方向”向前看，因为“前进”是你的未来。欧几里得几何学中完全没有的一个特征是，当你突然移动时（比如，一辆敞篷车开过，你设法跳进去），你也改变了你在时空中的方向：您将它从完全时间型的变为部分（但仍然主要）时间型的，就像仍然在地面上的人所观察到的那样。你方向的另一部分（你在空间中移动的方向，与你跳进汽车之前的方向）是类似于空间的。你移动得越快，空间型角色对你方向的贡献就越大，而时间型角色对你方向的贡献就越小，就像一个相对于地面静止的人所观察到的那样（另一方面，对于你车里的乘客来说，你的方向是完全时间型的）。地面上的人观察到，你方向的时间型特征的作用较小，可以通过这样一个事实确定：他们会测量你的时钟（或任何其他需要时间的过程）走得更慢，这就是我们所说的时间膨胀。正如其他人观察到的，每个角色对你方向的贡献是由洛伦兹变换给出的。
有些方向既不像时间，也不像空间。这些指导是最难理解的。物理学家称之为“零方向”。这些方向将主要具有时间型特征的方向与主要具有空间型特征的方向分开。你不能从一个到另一个，因为你必须穿过null-direction,而是因为这是与宇宙相关的方向速度上限（也作为一个普遍的低速度限制假设对象的方向主要是spacelike）你不能穿过它，甚至达到它。相反，以空方向为特征的对象不能交叉进入主要具有类时或类空特征的方向。你会观察到这样的物体总是以宇宙极限速度运动，在你跳进行驶中的汽车之前和之后都是如此。
所以，有些时空区域只有方向以类时为主的物体才能进入，有些区域只有方向以类空为主的物体才能进入，而且它们不会重叠，因为它们被空方向区域隔开。
因为零方向总是与宇宙速度极限有关，而我们恰好称这个速度极限为光速，所以零方向区域也被称为光锥边界。在我看来，一个更好的名字应该是零锥，因为它的重要性并不是因为光，而是因为它在时空中划定了类时区域和类空区域的边界。类时间区域位于光锥内部，类空间区域位于光锥外部。
光锥是狭义相对论中的一个基本概念，我在上面的讨论之后介绍了它们，因为我想让那些可能已经听说过它们的人用新的眼光来看待它们。通常，我们认为光锥是根据速度将区域分开的（从原点开始，光锥内部的区域以低于光速的速度可以到达，边界区域以光速到达，外部区域以大于光速的速度到达），但在这里我想强调的是，我们也可以把光锥看作是在时空中按方向划分区域。
从光锥的图形描述可以明显看出，类时区和类空区从不重叠。但是，即使区域之间没有重叠，本身也不一定表明时间和空间是根本不同的。如果它们在各方面都是对称的，那么我们仍然可以认为，这些区域的方向基本上是相同的。但是，唉，它们不是对称的。
在类时间区域和类空间区域之间有三种不对称：物理的、哲学的和数学的。
物理：任何以空间方向为主要特征的物体都必须以高于光速的速度运行。这是一个物理事实，我们从未观察过任何这样的物体，而我们观察了很多物体，包括我们自己，它们的特征是主要的时间型方向。
哲学：在一个相对于参考对象的空间区域内的物体（即在它的光锥之外）永远不能被带入因果关系，因为总是存在一些参照系，在这些参照系中，一个参照系先于另一个，而在其他参照系中，另一个参照系先于另一个，甚至有些是同时发生的。对象在一个类时区域相对于参考对象（即在光锥）总是被带进一个因果关系的可能性，因为如果一个先于另一个观察者，它在所有其他人，事实上它总是可以找到一个框架，一个直接躺在的未来。
数学：在一个具有类时方向的物体的静止框架中，时间间隔与时空间隔成比例。在具有空间方向的物体的“无限帧”（在此帧中，距离可以在任何时间内以无限速度穿越）中，所穿越的距离也与时空间隔成比例。到目前为止，这使得它们在数学上看起来是对称的。但如果我们试着这些间隔直接联系对方，凸显数学不对称：他们只能彼此相关的比例常数等于- 1的平方根（结果一开始提到的“-”符号）。与这个常数相乘，就相当于沿虚方向旋转到复平面，这意味着时间量和距离量之间不可能同时存在实数关系。因此，在“现实”方面不存在对称性。
这些不对称表明，时间和空间毕竟是根本不同的。
几何上，洛伦兹变换的作用，是旋转一个物体在时空中的方向。这种旋转完全类似于欧几里得空间中普通的三角旋转，称为双曲旋转。旋转的角度只取决于相对速度。正因为如此，旋转只有在速度小于光速时才具有物理意义，并且在光速时是无法定义的。
所以，用一段话来回答这个问题：时间和空间的关系是它们对应于时空中的两种不同方向。它们每一个都可以对时空中的任意方向做出贡献（除非是零方向），但如上所述，其中一个的优势会产生一定的物理、哲学和数学后果。
