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假如A和B在空间上被分隔开，对于一个观察者来说是同时出现的，而对于另个观察者而言，也就是相对于第一个观察者的运动状态，事件A可能出现在事件B之前也有可能是之后，这完全取决于这两个观察者之间相对运动状态的方向。也就是说，用现代的观点来看，时间不再是绝对的，而是取决于做时间测量的观察者的相对运动状态。根据相对论来看，时间是一个较为普通的四维时空的连续统一体中的一面。这样说来，事件是同时存在于宇宙中的。时间和空间是这个潜在的四维空间连续统一体的不同方面。通常，时间被描述为“第四维空间”。

时间标度

从远古时代起，人们利用地球自转（或者说是天空中太阳所处的明显位置）来建立一个统一的时间标度。为了指定一个日期，人们把太阳的运动当作一个时间标度，那么天数必须得从参考日期开始计算。此外，钟表常常用来衡量一天的一部分时间。

从天空中太阳的视位置衍生出来的时间被称作是视太阳时。因为地球绕太阳运行时的离心率和地球自转于轨道平面的斜角，所以视太阳时不是一个统一的时间标度。但是，这些影响又能被计算和更正后得到更加统一的时间标度，即平均太阳时。国际标准时间（UT0）即格林威治平均时。一个远恒星的视运动的观察结果可以用来得到另一个在天文学上的时间标度，也就是恒星时间。

国际标准时间的其他小规模的衍生可以追溯到其他影响，比如说，地球自转轴和地球自转的周期性波动，这些影响可以解释其他的小波动，形成更加完善的时间标度。（国际标准时间1和2，UT1和UT2）。

星历表时间是由地球绕太阳运动决定的，而非由地球自转波动造成的。天文学上的观察结果可以把星历表时间精确到大约0。05秒，平均值超过了一个九年周期。

石英晶体振荡器和原子钟的发明使得更加精准的时间测量成为可能。因此，除了天文学时间标度，还有一些其他的时间标度，比如说，原子时间（AT），基于在磁场中一定原子的微波共振。通过对电磁信号和铯原子在共振时的周期进行计算，精确度能达到几十亿分之一。

大约从1960年起，全世界大量的实验共同对照出原子时间标度，得到各种原子时间标度的加权平均，这个就是现在大众熟知的通用协调时间（UTC）。为了使通用协调时间和一天的时间长度保持一致，秒（一个闰秒）偶尔会从原子时间标度上被增加或者删除。根据国际协议，通用协调时间和领航员的时间标度（UT1）的误差在0。7秒内。

对时间的精准测量导致了秒的重新定义。在1956年之前，一秒被定义为平均太阳时的1/86400。从1956年到1967年，秒成了星历秒，被定义为1899年12月31日0时0分0秒这个回归年的1/31556925。9747。秒目前被定义为铯133原子振动9192631770次所用的时间。

相对论

阿尔伯特？爱因斯坦的相对论在20世纪的物理学和天文学领域掀起了巨大的革命。它向科学引进了“相对论”的概念——这个概念说的是在宇宙中，没有什么事物是处于绝对的运动状态的，只有相对的运动状态——取代了艾萨克？牛顿两百年来的机械理论。爱因斯坦说明了我们并不是居住在一个平坦的，欧几里得空间和统一绝对的时间里，而是居住在另外一个时空弯曲的环境中。这个理论预先在物理学中占据了重要地位，它带着潜在的利弊，宣告了原子时代的到来。这使得人们能够理解基础粒子和它们相互作用的微波世界。它也改变了人们对宇宙的看法，比如对大爆炸、中子星、黑洞、重力波这些奇异的天文现象的预测。

相对论是一个单一的，包含了所有时空、重力和机械学的理论。然而它通常被看做是两个独立的理论部分——狭义相对论和广义相对论。这样分类的一个原因是爱因斯坦在1905年提出了狭义相对论，而广义相对论直到1916年才在最终版中被提出来。另一个原因是，这个理论的两个部分适用于不同的领域：狭义相对论适用于微观物理须领域，而广义相对论适用于天体物理学和宇宙学领域。

第三个原因是，物理学家到了20世纪20年代才能接受和理解狭义相对论的概念。狭义相对论很快成为了那个时候迅速发展的原子物理学以及量子力学领域中的理论家和实验家的一个工作道具。然而，广泛的接受并不是广义相对论出现的原因。这个理论似乎并没有和