Nel contesto della fisica, lo spazio termine - tempo è un modello matematico che mescola spazio e tempo come due concetti che sono totalmente inerente. In questo lungo spazio temporale, è dove si svolgono tutti gli eventi fisici dell'universo; questo secondo la teoria della relatività.
Einstein è stato colui che ha formulato questa espressione dello spazio-tempo sulla base della sua teoria della relatività speciale, che afferma che il tempo non può essere separato dalle tre dimensioni spaziali, ma che come loro, il tempo dipende dallo stato di movimento dell'osservatore. Per natura, due osservatori misurano tempi diversi e per l'intervallo tra due eventi questa differenza di tempo dipenderà dalla velocità relativa tra gli osservatori.
Allo stesso modo, se viene sollevata la teoria che l'universo ha tre dimensioni spaziali fisiche che possono essere osservate, è comune considerare il tempo come la quarta dimensione; lasciando lo spazio-tempo come spazio quadridimensionale.
È importante sottolineare che lo spazio-tempo ha proprietà geometriche che sono:
Metrica: questa proprietà simboleggia lo spaziotempo come coppia (m, g), dove “m” significa varietà differenziabili semiriemanniane e “g” è un tensore metrico.
Contenuto materiale dello spazio-tempo: è dato dal tensore dell'impulso di energia, che viene calcolato direttamente dalle misurazioni geometriche del tensore metrico.
Movimento delle particelle: le particelle che si muovono nello spaziotempo seguiranno una linea di lunghezza minima in uno spazio curvo.
Gruppi di omogeneità, isotropia e simmetria: alcuni spazi-tempi hanno gruppi di isometria di dimensionalità inferiore. D'altra parte, uno spazio-tempo è omogeneo quando comprende un sottogruppo homeoform che influenza le coordinate spaziali. Avrà isotropia generale quando è presente un sottogruppo di isometria in uno dei suoi punti.
Topologia: è correlata alla sua struttura causale. Ad esempio, se esiste una curva temporale chiusa in uno spazio-tempo, o se sono presenti ipersuperfici di Cauchy o sono presenti geodetiche incomplete.
Infine, nello spazio-tempo utilizzato nella relatività speciale, entrambi possono essere mescolati in uno spazio quadridimensionale, dando origine al cosiddetto spazio-tempo di Minkowski, Minkowsky, qui si identificano tre dimensioni spaziali ordinarie e una dimensione temporale complementare.
