V souvislosti s fyzikou, termín prostor - čas je matematický vzorec, který se mísí prostoru a čase jako dva pojmy, které jsou zcela vlastní. V tomto dlouhém časovém prostoru se odehrávají všechny fyzické události vesmíru; to podle teorie relativity.
Einstein byl tím, kdo formuloval toto vyjádření časoprostoru na základě své teorie speciální relativity, která uvádí, že čas nelze oddělit od tří prostorových dimenzí, ale že stejně jako ony, čas závisí na stavu pohybu pozorovatele. Přirozeně dva pozorovatelé budou měřit různé časy. Pro interval mezi dvěma událostmi bude tento časový rozdíl záviset na relativní rychlosti mezi pozorovateli.
Podobně, pokud se zvedne teorie, že vesmír má tři fyzické prostorové dimenze, které lze pozorovat, je běžné považovat čas za čtvrtou dimenzi; opouštět časoprostor jako čtyřrozměrný prostor.
Je důležité zdůraznit, že časoprostor má geometrické vlastnosti, které jsou:
Metrický: tato vlastnost symbolizuje časoprostor jako pár (m, g), kde „m“ znamená poloriemannský diferencovatelný variet a „g“ je metrický tenzor.
Hmotný obsah časoprostoru: je dán tenzorem energetických impulsů, který se počítá přímo z geometrických měření z metrického tenzoru.
Pohyb částic: částice, které se pohybují v časoprostoru, budou ve zakřiveném prostoru sledovat čáru minimální délky.
Skupiny homogenity, izotropie a symetrie: některé časoprostory mají izometrické skupiny menší dimenze. Na druhou stranu je časoprostor homogenní, když zahrnuje podskupinu homeoformů, která ovlivňuje prostorové souřadnice. Bude mít obecnou izotropii, když v jednom z jejích bodů existuje podskupina izometrie.
Topologie: souvisí s její kauzální strukturou. Například pokud existuje časoprostorová uzavřená křivka v časoprostoru, nebo pokud existují Cauchyho hyperplochy nebo neúplná geodetika.
A konečně, v časoprostoru používaném ve speciální relativitě lze oba smíchat ve čtyřrozměrném prostoru, čímž vznikne tzv. Minkowského časoprostor, Minkowsky, kde jsou identifikovány tři běžné prostorové dimenze a doplňková časová dimenze.
