對於羅伯特·格羅斯泰斯特(Robert Grosseteste)來說,理解光的本質是理解整個世界的鑰匙。格羅斯泰斯特曾擔任英國的林肯主教,也是英國牛津大學在13世紀迎接的第一任校長,他非常崇尚古希臘人的作品。作為當時最主要的思想家之一,他在論文De Luce(《論光》)中是這樣頌揚光的重要性的:“在我看來,光……是最首要的物質形態。光可以沿任意方向傳播,因此一個發光點向各個方向傳播的光可以瞬間形成一個任意尺寸的‘光球’。”
對於格羅斯泰斯特而言,光可以用來定義空間:光在傳播途中所經過的區域即為空間。在他看來,如果沒有光,就不會有空間,因此,物質以及物質所在空間的定義不可能脫離光的概念而存在。基於這個信念,格羅斯泰斯特還將光、空間與物質這三者之間的密切聯係作了量化。這樣的觀點在隨後的幾個世紀裏影響了宇宙學的發展。
時空
牛頓認為,空間這個概念既不需要被承認,也不需要被定義。他認為空間是一個早已存在的實體,就像是一個舞台,隻等著演員上台表演精彩的劇目。因此,他提出的一係列力學定律中,很多都與物體在空間中的大規模運動密不可分。與牛頓不同,愛因斯坦則將光放在理解空間概念的核心地位。他認為可以通過信號從宇宙中一處發送到另一處的速度限製來定義時間和空間,正因為光速是一個確定的值,所以空間和時間這兩個概念不可分割。愛因斯坦的相對論告訴我們,不能單獨考慮空間或者時間中的一個,因為我們認知空間與時間時,都是利用對其進行局部測量的方式,但如果在一個正相對我們運動的係統上測量同一空間與時間,測量結果將發生改變,這也是源自光速的確定性。
光與時間、空間這種奇妙的關聯是怎麽產生的呢?讓我們從牛頓空間的概念開始說起。讓我們想象一個腳手架,如圖28所示,固定長度的短棍相互連接形成了一個三維立體框架。牛頓認為,這樣的結構早已存在於所有事件發生之前,事實上,所有事件都發生在該結構的某個地方。因此,隻要在結構中確定一個參照點,事件的位置就可以通過參照點與事件之間的短棍數來確定。那麽怎麽確定事件的時間呢?在腳手架每個短棍的銜接處放置一個時鍾,保證這些時鍾在腳手架的任何位置都顯示相同的時間,這樣我們就可以很容易地確定事件的時間了。這樣的時間被稱為“通用時間”。