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Los primeros filósofos, los griegos presocráticos, pronto advirtieron que el mundo, o fysis, es una realidad diversa (sustancia) que se halla en continua y perpetua transformación, lo que de alguna forma ya prefigura los modernos conceptos de espacio y tiempo.

Los pitagóricos introducían en el problema la abstracción, a través de un elemento nuevo: crearon la metafísica del número. Si para Tales de Mileto el principio generador del universo era el agua y para Anaximandro el infinito, para los pitagóricos el número subyacía a toda realidad.

Heráclito de Éfeso consideraba que todo se halla en perpetuo cambio y transformación; el movimiento es la ley del universo, y su principio, el fuego. «Todo fluye», afirmaba, por lo que para él primaba el tiempo o devenir sobre el ser.

Parménides de Elea representa tradicionalmente la postura contraria. Entendía, por ejemplo, la eternidad, no como duración infinita, sino como negación del tiempo: «El ser nunca ha sido ni será, porque es ahora todo él, uno y continuo.» Opinaba que el movimiento es imposible, pues el cambio es el paso del ser al no ser o la inversa, del no ser al ser. Esto es inaceptable, ya que el no ser no existe y nada puede surgir de él.

Platón supone una especie de síntesis, es decir, la unión o suma de estas dos doctrinas contrapuestas. Por un lado tenemos el mundo sensible, caracterizado por un proceso constante de transformación y, por otro, el mundo abstracto y perfecto de las Ideas, caracterizado por la eternidad y la incorruptibilidad.

Busto de Aristóteles

Aristóteles, discípulo de Platón, consideraba el mundo como formado de sustancia, dotada a su vez de materia y de forma, pero no creía en la división platónica entre mundo sensible y mundo de las ideas. Por otra parte, definió el tiempo como «el número del movimientosegún el antes y el después... Ahora bien, es imposible que se generen o destruyan ni el movimiento (pues existe de siempre), ni el tiempo, ya que no podrían existir el antes y el después si no hubiera tiempo. Y ciertamente, el movimiento es continuo como el tiempo, pues éste o es lo mismo o es una afección del movimiento» ("Metafísica", IV,11).

Zenón de Elea pensaba que ni movimiento ni tiempo ni espacio eran reales, lo que trató de demostrar a través de sus conocidas paradojas(como la de Aquiles y la tortuga), las cuales muchas veces han sido consideradas simples sofismas o falacias. Aristóteles trató de refutarlas en su momento, sin embargo, los matemáticos actuales tienden a exaltar la figura de Zenón, principalmente porque de sus planteamientos se derivaría más tarde el llamado cálculo infinitesimal.

El espacio en sí fue abstraído y descrito en sus elementos esenciales por el que se ha llamado padre de la geometría, Euclides deAlejandría, quien había recogido el legado de Pitágoras. Más de 2000 años más tarde, Albert Einstein procedería, a través de la Relatividad, a fundir por vez primera las categorías de espacio y tiempo, totalmente separadas desde Euclides, en lo que se ha definido como una "geometrización" de la física: el espacio-tiempo.²

En la Edad Media y el Renacimiento 

La filosofías cristianas patrística y la escolástica de la Edad Media, conceptúan el universo y el tiempo en términos teológicos, o de creación.

Para San Agustín, Dios es el creador de todo lo que existe en el tiempo, y también del tiempo mismo. Es célebre su proverbio: «¿Qué es el tiempo? Si nadie me lo pregunta, lo sé. Si quisiera explicárselo al que me lo pregunta, no lo sé.». Considera que el tiempo consiste en pasar desde un pasado, que ya no existe, a un presente cuyo ser consiste en pasar al futuro, que todavía no es. Concluye que el tiempo se da en el espíritu o alma humana en cuanto capacidad de enlazar el pasado retenido en la memoria con la expectativa del futuro en el presente. Lo que es posible por la permanencia de la identidad subjetiva del alma. Subraya entonces el carácter subjetivo del tiempo con una mentalidad avanzada de lo que será en la Edad Moderna la conciencia de Descartes³ .

Para San Anselmo, las cosas creadas no podían proceder de la materia, sino de la nada, a partir de la actividad divina; asimismo, la creación es “continua”. Para Averroes, la elección de la creación de Dios es eterna y constante, y no puede hablarse de un comienzo del mundo. San Alberto Magno afirmó: «El comienzo del mundo por creación no es una proposición física y no puede demostrarse físicamente.» ("Physica", VIII, 1, 4). Guillermo de Ockham, refutando la metafísica tradicional que partía de Aristóteles, admitía la probabilidad de las cosas, así, la eternidad es altamente probable, dada la dificultad de concebir el comienzo del mundo en el tiempo.

Los conceptos de universo, espacio y tiempo, tal y como hoy los entendemos, tienen su origen en los grandes pioneros de la ciencia surgidos en la época renacentista, los Kepler, Galileoy Francis Bacon, quienes abrieron camino, con el sustento racionalista de Descartes, a los grandes teóricos de la materia en la Era Moderna.

El eterno retorno 

Este concepto del tiempo, muy extendido en todas las épocas y regiones, tiene sus raíces, por una parte, en las ideas de eternidad e inmortalidad del Antiguo Egipto, donde el escarabajo era considerado símbolo de la renovación eterna de la vida. El modelo de universo cíclico es también muy importante dentro de las doctrinas orientales hinduista y budista, a través de su noción de la rueda de la vida o samsara, que representa un ciclo sin fin de nacimiento, vida y muerte, del cual es necesario liberarse.

Estas ideas fueron retomadas en Occidente por los filósofos pitagóricos y estoicos, entre otros. En el Renacimiento los alquimistas representaban el ouroboros, el símbolo por excelencia de la eterna repetición.

La repetición incesante fue esgrimida por pensadores posteriores como Giambattista Vico, con su teoría de los cursos y recursos (ciclos) interminables de la historia, y Friedrich Nietzsche, con su concepto del eterno retorno de lo idéntico, en el que, a diferencia de la visión cíclica del tiempo, no se trata de ciclos ni de nuevas combinaciones en otras posibilidades, sino de que los mismos acontecimientos se vuelven a repetir en el mismo orden, tal cual ocurrieron, sin posibilidad de variación.

Científicos modernos como John Richard Gott, con su teoría de los universos autogenerados, Peter Lynds que supone la repetición infinita del tiempo, y Henri Poincaré, con su teorema de la recurrencia, contemplan, cada cual a su manera, una visión circular e interminable del tiempo y el universo.

Realismo y anti-realismo 

La dualidad realismo-idealismo es heredera de algunas de las ideas mencionadas anteriormente. Una postura tradicional del pensador realista en ontología es que el tiempo y el espacio tienen una existencia aparte de la mente humana. El idealista, en cambio, niega o duda de la existencia de los objetos con independencia de la mente. Algunos anti-realistas que a pesar de serlo mantienen el punto de vista ontológico de que los objetos fuera de la mente existen, dudan sin embargo de la existencia independiente del tiempo y del espacio.

El filósofo idealista alemán Immanuel Kant, en su obra central y más conocida, Crítica de la razón pura, describió el tiempo y el espacio como formas a priori de la sensibilidad: se trata no de conceptos, sino, en efecto, de "formas de sensibilidad" que suponen condiciones apriorísticas, o necesarias, para cualquier posible experiencia, ya que posibilitan la percepción de los sentidos. (Su función es complementada por las categorías, nociones también a priori, como causalidad, sustancia, etc., que permiten que comprendamos lo que percibimos con los sentidos.) Para Kant, ni el espacio ni el tiempo se conciben como sustancias, sino más bien se trata de elementos de un armazón o estructura sistemáticos que utilizamos para organizar nuestra experiencia. Así, las medidas espaciales se utilizan para cuantificar hasta dónde se encuentran los objetos separados, y las medidas temporales para comparar cuantitativamente el intervalo entre (o la duración de) los acontecimientos.

Otros idealistas, tales como J. M. E. McTaggart, en su controvertida obra Unreality of Time (“La irrealidad del tiempo”) han mantenido que lo que entendemos por "tiempo" es una simple ilusión (véase El flujo del tiempo, más abajo).

Los autores propuestos aquí son en su mayor parte “realistas” en el sentido aludido. Por ejemplo, el filósofo Gottfried Leibniz sostuvo que lo que él denominó mónadas existía independientemente de la mente del observador.

Absolutismo y relacionismo 

Leibniz y Newton 

La gran discusión se establece a la hora de definir las nociones de espacio y de tiempo como objetos verdaderos por sí mismos (absolutismo), o si su existencia depende de la de otros objetos reales (relacionismo o relacionalismo). Comenzó entre los físicos Isaac Newton (a través de su portavoz, Samuel Clarke) y el mencionado Gottfried Leibniz, y se encuentra recogida en el archivo de la correspondencia Leibniz-Clarke.

Gottfried Wilhelm von Leibniz

Discutiendo contra la posición del absolutismo, Leibniz propone una serie de experimentos mentales a fin de demostrar que es contradictorio afirmar la existencia de hechos tales como localización y velocidad absolutas. Estas discusiones tienen mucho que ver con dos principios centrales de su filosofía: el principio de razón suficiente y la identidad de indiscernibles. El principio de razón suficiente sostiene que de cada hecho hay una razón que es suficiente para explicar de qué manera y por qué razón es tal cual es, y no de otra manera distinta. La identidad de indiscernibles indica que si no hay forma de demostrar que dos entidades son diversas entonces son una y la misma cosa (o dicho de otra manera, dos objetos son idénticos, o el mismo, si comparten todas sus propiedades).

Leibniz propone en su ejemplo dos universos distintos ubicados en el espacio absoluto. La única diferencia perceptible entre ellos es que el segundo está colocado cinco pies a la izquierda del primero. La posibilidad del ejemplo sólo tiene sentido si existe una cosa tal como el espacio absoluto. Leibniz, sin embargo, la descarta, pues, si un universo se hallase ubicado en un espacio absoluto no tendría razón suficiente, dado que dicho universo podría haberse hallado en cualquier otro lugar. Del mismo modo se contradiría la identidad de indiscernibles, por cuanto existirían dos universos juntos y perceptibles en todas sus formas e indiscernibles uno del otro, lo que es una contradicción en sí mismo.

La réplica de Clark (y Newton) a Leibniz viene reflejada en el “argumento del cubo” (bucket argument): al llenar de agua un cubo colgado de una cuerda y dejarlo reposar, se observará que la superficie del agua será plana, pero si se hace girar el cubo sobre sí mismo la superficie se volverá cóncava. Si se detiene el giro, el agua continuará girando libremente en su interior, y mientras que las vueltas continúen la superficie seguirá siendo cóncava. Dicha superficie cóncava no es al parecer atribuible a la interacción del cubo y el agua, puesto que el agua es plana cuando el cubo está quieto, llega a ser cóncava cuando comienza a girar, y lo sigue siendo cuando el cubo queda inmóvil.

En esta respuesta, Clarke afirma la necesidad de la existencia del espacio absoluto para explicar fenómenos como la rotación y la aceleración, los cuales no es posible explicar con argumentos puramente relacionistas. Clarke arguye que puesto que la curvatura del agua ocurre en el cubo que rota, así como en el cubo ya parado, eso sólo es explicable por el hecho de que dicha rotación se produce en relación con una especie de tercer espacio o circunstancia absolutos.

Leibniz describe un espacio que exista solamente como marco de relación entre los objetos, y que no tiene existencia alguna aparte de esos objetos. Así, el movimiento existe solamente como relación entre esos objetos. Por su parte, el espacio newtoniano proporcionó el marco de referencia absoluto dentro del cual los objetos pueden moverse, pero en el sistema newtoniano el marco de referencia existe independientemente de los objetos en él contenidos. Estos objetos pueden describirse como moviéndose en relación al espacio mismo.

Durante varios siglos, la evidencia de esa superficie cóncava del agua fue prueba de la autoridad de Newton.

Mach 

Otra figura importante en esta polémica es el físico decimonónico Ernst Mach. Este autor no negó la existencia de fenómenos como los descritos en el ejemplo del cubo, pero negó la conclusión absolutista, ofreciendo una respuesta alternativa a aquello respecto de lo cual rotaba el cubo. Mach sostuvo que eran las estrellas fijas.

Ernst Mach

Mach sugirió que un experimento mental como el argumento del cubo era problemático. Si nos imagináramos un universo que contiene solamente un cubo, con arreglo al ejemplo de Newton, este cubo podría hacerse girar en relación al espacio absoluto, y el agua en él contenida formaría la característica superficie curvada. No obstante, en ausencia de todo lo demás en el universo, sería difícil demostrar que el cubo estaba, de hecho, girando. En tal caso parece igualmente posible que la superficie del agua en el cubo permaneciese plana.

Mach arguyó que, en efecto, en un universo distinto y vacío el agua seguiría estando plana. Ahora bien, si otro objeto fuese introducido en este universo, quizás una estrella distante, en tal caso existiría algo en relación a lo cual el cubo se vería rotando. El agua dentro del cubo podría posiblemente mostrar una leve ondulación. La explicación de la misma estaría en el aumento del número de objetos en el universo, que haría aumentar a su vez la concavidad en el agua. Mach añadió que el impulso de un objeto, ya sea angular o lineal, existe como resultado de la suma de los efectos de otros objetos en el universo (principio de Mach).

Einstein 

Albert Einstein, uno de los físicos más importantes del siglo XX, propuso que tales relativismos se hallaban basados en el principio de la relatividad. Esta teoría sostiene que las reglas de la física deben ser iguales para todos los observadores, sin importar la localización del marco de referencia que se utilice. La dificultad más grande para esta idea eran las llamadas ecuaciones de Maxwell. Éstas incluían la velocidad de la luz en el vacío, e implicaban que la velocidad de la luz era solamente constante con relación a lo que antiguamente se denominaba éter luminífero.

Albert Einstein en 1920

Einstein comprobó que todas las tentativas de medir cualquier velocidad con relación a este éter habían fallado, de lo que dedujo que en el universo no existe ningún marco referencial fijo. La relatividad especial es una formalización del principio de la relatividad que no contempla un marco de referencia inercial de ningún tipo, tal como el éter o el espacio absoluto.

Einstein instituyó una relatividad ajena a todo marco de referencia no-inercial. Alcanzó esta premisa postulando el principio de equivalencia, que indica que el impulso experimentado por un observador en un campo gravitacional dado y el que sufre un observador en un marco de referencia acelerado son indistinguibles. Esto condujo a la conclusión de que la masa de un objeto es capaz de curvar la geometría del espacio-tiempo que lo rodea, según aparece descrito en las ecuaciones de campo de Einstein.

Un marco de referencia inercial es aquel que se halla siguiendo una línea geodésica del espacio-tiempo. Un objeto que se mueve contra una geodésica experimenta una fuerza de atracción (la gravedad). Un objeto en caída libre no la experimenta, ya que está siguiendo una geodésica. Un objeto que permanece en tierra, sin embargo, experimentará una fuerza, ya que está siendo arrastrado contra la geodésica por la superficie del planeta. A la luz de esto, el cubo de agua que rota en el espacio vacío experimentará una fuerza porque rota con respecto a la geodésica. Así, la superficie del agua llegará a curvarse, no porque esté rotando con respecto a las estrellas distantes, sino porque está rotando con respecto a la geodésica.

Einstein apoya parcialmente el principio del Mach de que las estrellas distantes explican la inercia, ya que proporcionan el campo gravitacional contra el cual se mueven la aceleración y la propia inercia. Pero contrariamente a la tesis de Leibniz, este espacio-tiempo curvado constituye parte integral del objeto, al igual que sus otras características definitorias, tales como volumen y masa. Si uno sostiene, en contra de la creencia idealista, que los objetos existen independientemente de la mente, diríase que dicho relativismo le obliga a la vez a sostener que espacio y tiempo son en igual medida independientes