ابوریحان جنبه کیفی زمان و انقسام آن را به ادوار مشخص با دقت و بسطی بیش از آنچه بین نویسندگان و دانشمندان اسلامی معمول بوده بیان کرده است، گرچه تا حدی افکار مشابهب در نوشته های طبری و مسعودی نیز یافت می شود. در اکثر تحقیقات خود هنگامی که بیرونی با شواهد قدما درباره موجودات عجیب و غریب و یا وقایای خارق العاده مواجه می شود همیشه با توسل و اشاره به این اصل که زمان دارای ادوار است سعی می کند صحت و سقم مطلب را با بی نظری قضاوت کند و آنچه را که با قیاس با وضع عالم طبیعت در زمان حال مطابق نیست فوراً مردود و باطل نشمارد.
ادوار زمانی
بیرونی مانند اکثر دانشمندان قدیم پیدایش زمان را معلول حرکت خورشید دور بروج افلاک می دانست. حرکت خورشید است که از بی نظمی نظم را پدید آورده و تمام ادواری را که به وسیله آن زمان را می توان سنجید بوجود می آورد. ادوار زمانی که از حرکت افلاک بوجود می آید نه تنها شامل شب و روز و ماه و سال است بلکه دوره های طویل تری را نیز در بردارد که تغییرات کلی تاریخ و طبیعی عالم را تعیین و اداره می کند. کتاب الآثار الباقیه در واقع بیشتر تحقیقی است درباره این ادوار و سنجش آن بین اقوام مختلف. ابوریحان حتی از اختلاف نظر پیشینیان درباره این ادوار آگاه بوده است چنانکه می نویسد:
«برخی بر این گمان شده اند که در طول زمان ادواری است که موالید در آخر آن ادوار از میان می رود و به کلی مضمحل می شود و در اوائل دور دیگر از نو به ظهور می رسد. پس بنابراین رأی هر دوری مخصوص با آدم و حوا خواهد بود و تاریخ آن دوره منوط به آن دو شخص است. یا مانند گفته اشخاص که بر این عقیده اند که در هر دور برای هر بقعه خاصی یک آدم و حوای مخصوصی است و بدین سبب است که اشکال و اخلاق و طباع و لغات بنی آدم با یکدیگر اختلاف دارد.»
ابوریحان طاقت تحمل عقاید آنان را که عالم را ازلی و زمان را بدون آغاز می دانند نداشت و با: «گفته جمعی دیگر که به این اعتقاد محال گرائیده اند که برای زمان گذشته آغازی نیست» مخالفت می ورزید. برعکس به نظر او زمان دارای ابتدا و انتهائی است که خالق عالم معین کرده است. درباره خسوف و کسوف و رابطه آن با انقراض زمان می گوید: «فاذا برق البصر و خسف القمر و جمع الشمس والقمر»؛ «هر دو با یکدیگر به وقوع نمی پیوندند مگر در موعد اضمحلال عالم چنانکه خداوند عزوجل فرموده» (قیامت/9-7).
رابطه قوانین طبیعت با ادوار زمان
بیرونی تغییر شرایط و قوانین جهان طبیعت را در ادوار زمان با وضوح بیان کرده و در مورد مشاهدات خود درباره زمین شناسی چنین می نگارد: «و چیزهائی که حکایت می شود از اهل هند و سایر امم در باب جبال بعد از تتبع و تحصیل ظاهر البطلان است زیرا که ایشان مشهودات خود را ضبط کرده اند و چنان دانسته اند که آنچه دیده اند همواره بدان حالت بوده و خواهد بود با آنکه بالمعاینه مکشوف گردیده است که آن جبال از طریق حوادث بر یک حال نمانده اند و دفعه واحده یا به مرور ایام در آنها اختلاف و اختلال پیدیده آمده است پس نمی توان حالات و کیفیاتی که عندالمشاهده از برای ما مشهود بوده است (مؤبد) و مستدام شمرده شود پس شهادت اهل هند و سایر امم که درباره جبال بیان کرده اند بعینها شهادتی است که احقاب سالفه در باب افلاک بیان نموده اند.» و نیز در باب حجم عظیم جثه بشر در اعصار گذشته که در افسانه ها و حکایات نقل شده است می نویسد: «اما عظم و بزرگی اجسام اگرچه در عهد ما و یا قریب به زمان ما دیده نمی شود ولی به محض اینکه از زمانهای دور چنین مطلبی را نقل کنند نباید این امر را جزو ممتنعات شمرد.»
درباره حیات پیامبران قدیم و وقایع طبیعی که در عهد او دیگر مشهود و معمول نبود ابوریحان اعتقاد به جنبه کیفی زمان و تغییر قوانین و شرایط طبیعت را در ادوار مختلف بار دگر بیان کرده می گوید: «مشاهده مردم معاصر و قیاس گذشتگان را به حاضران طول عمر و بزرگی اندام اشخاص گذشته را از حد امکان بیرون نمی کند و امثال این قضایا که در دوره زمان روی می دهد چندین قسم است. یکی آن است که باید در اوقاتی معلوم روی دهد که بطور تعاقب در این اوقات صورت خارجی می پذیرد و چون شخص این امور را در همان زمان که ظرف خارجی آن است نبیند آن را مستعد خواهد دانست و گاهی می شود که به کلی امکان آنها را منکر می شود و جمیع اکوان از تناسل حیوان و تلاقح اشجار و بذور زراعات و مبوه ها داخل در این بخشند که اگر انسان حالات آنها را نداند سپس به یک درختی برسد که اوراق آن ریخته باشد و به او بگویند که این درخت در آتیه سبز خواهد شد و شکوفه و میوه خواهد داد تا هنگامی که نبیند به نظر او بعید خواهد رسید. و علت اینکه مردم بلاد شمال از ثبات نخل و زیتون و آس و امثال آن که همواره در زمستان نیز تر و تازه اند تعجب می کنند همین است که مانند آن را در دیار خود ندیده اند. بخش دیگر اشیائی است که بطور غیرمنظم در روزگار واقع می شود ولیکن بطور اتفاق و چون زمانی را که ظرف آن بود، منقضی شد جز خبری از آن باقی نخواهد ماند و اگر این قبیل اخبار با شرایط صحت خبر توأم گردد و پیش از وقوع هم داخل در حد امکان باشد البته چاره ای جز قبول آن نخواهد بود اگرچه کیفیت و طرز علت آن شناخته نشود»
تغییرات جوامع و دگرگونی های مراتب وجود
بیرونی همچنان مانند جمهور علمای سلف و عهد قدیم، بشر ادوار اولیه تاریخ را به اصل و مبداء آسمانی انسان نزدیکتر و زندگی آنان را شادتر و از لحاظ معنوی جامع تر می شمرد و حتی در بعضی موارد قدما را از متأخران در علم و دانش نیز برتر می دانست، چنانکه می نویسد: «آنچه ما از علوم داریم بقایای ازمنه ای است که در دوره اقبال علوم بوده است.»
بنابراین نه تنها تحولات دورانی تاریخ از آنجا که با مشاهده علمی و عینی موافق است امری حتمی و یقینی محسوب می شود، بلکه این تحوات سیر و جریان کلی این دوران و همچنین انقراض و اضمحلال تمدن ها و جامعه های انسانی و محیط طبیعی حیات انسان در این جهان را نیز در بردارد: به علاوه تغییراتی که در انسان و جامعه او پدید می آید مطابق با دگرگونیهائی است که در مراتب گوناگون وجود و شؤون عالم کبیر با پیروی از نوامیس کلی خلقت که بر تمام لحظات جهانی حکمفرماست رخ می دهد، و زندگانی انسان و شرایط هستی او در این عالم از عوامل محیط طبیعی و جهانی او غیرقابل انفکاک است و این دو قلمرو یعنی عالم کبیر و صغیر همواره به هم پیوسته و تحت تأثیر متقابل یکدیگرند.