關於“四度空間”，霍金的理論源自於愛因斯坦，但又與愛因斯坦有所區別。“四度空間”在我們的日常生活當中也會經常被提及，不過我們所提及的大多數都是指愛因斯坦的廣義相對論和狹義相對論中所論述的“四度空間”的概念。在愛因斯坦的廣義相對論中，宇宙的構成具有兩個基本的要素——時間和空間。在時空中，愛因斯坦提出了時間軸這一概念，他認為，時空之間是這樣的一種關係：在普通的三維空間的要素長、寬、高之外，四維空間多了一條時間軸。當然，愛因斯坦所說的時間軸是一條虛數軸，即在人們所生活的三維空間中加上了時間，於是構成了四度空間。我們之所以無法感受到四度空間的存在，是因為在地球上，時間的流逝是非常緩慢的。如果人們乘坐速度接近光速的宇宙飛船，在宇宙當中通過對比就會明顯感覺到時間的變化。這種變化出現的根本原因是參照係的不同，物質的能量會隨著速度的變化而改變，這也就是在飛船當中人們的生命要比在地球上長久的原因。
霍金對時間的理解與愛因斯坦一樣，他們都認為在宇宙太空當中，任何事物都存在時間的長度。如果要實現在時間當中漫遊，就要穿越“四度空間”。而關於“四度空間”的理解，霍金則給出了一個這樣的類比：一輛發動的汽車，按照直線行駛是在“一度空間”當中前進；而如果它向左或者向右轉彎則意味著加上了“二度空間”；假設這輛汽車在蜿蜒曲折的山路上上下行駛，就等於它進入了“三度空間”；而“四度空間”就是它穿越了時空隧道。從這個類比當中我們可以看出，霍金將“四度空間”作為時間旅行的關鍵點，這與愛因斯坦想相對論中所說的四度空間明顯不同。愛因斯坦的相對論中，空間與時間是同一個整體當中的不同部分，而霍金的理論則認為時間和空間是一個整體，“四度空間”是三維空間和一維時間融合而成的一個符合體。在霍金的時光機理論當中，“四度空間”是時光機的關鍵，我們在前文當中已經論述過他的蟲洞理論，而實際上在霍金看來，“四度空間”就等同於蟲洞。霍金認為，它一直存在於我們生活周圍的時間裂縫當中。