Saistībā ar fizikas termins telpa - laiks ir matemātiska modelis, kas sajauc telpā un laikā, kā divi jēdzieni, kas ir pilnīgi integrēts. Šajā garajā laicīgajā telpā notiek visi Visuma fiziskie notikumi; tas saskaņā ar relativitātes teoriju.
Einšteins bija tas, kurš formulēja šo laiktelpas izteiksmi, balstoties uz savu īpašās relativitātes teoriju, kurā teikts, ka laiku nevar atdalīt no trim telpiskajām dimensijām, taču tāpat kā viņiem laiks ir atkarīgs no novērotāja kustības stāvokļa. Pēc būtības divi novērotāji mēra dažādus laikus. Intervālam starp diviem notikumiem šī laika atšķirība būs atkarīga no relatīvā ātruma starp novērotājiem.
Tādā pašā veidā, ja tiek izvirzīta teorija, ka Visumam ir trīs fiziski telpiskas dimensijas, kuras var novērot, ir ierasts uzskatīt laiku par ceturto dimensiju; atstājot laiktelpu kā četrdimensionālu telpu.
Ir svarīgi uzsvērt, ka laiktelpai ir ģeometriskas īpašības, kas ir:
Metrika: šī īpašība simbolizē telpas laiku kā pāri (m, g), kur “m” nozīmē semiriemannian diferencējamu kolektoru un “g” ir metriskais tenzors.
Laika materiāla saturs: to dod enerģijas impulsa tenors, kuru aprēķina tieši pēc metriskā tenzora ģeometriskajiem mērījumiem.
Daļiņu kustība: daļiņas, kas pārvietojas pa telpas laiku, izliektajā telpā sekos minimālā garuma līnijai.
Homogenitātes, izotropijas un simetrijas grupas: dažos kosmosa laikos ir mazāka izmēra izometrijas grupas. No otras puses, laiks-laiks ir viendabīgs, ja tas aptver homeoformu apakšgrupu, kas ietekmē telpiskās koordinātas. Tam būs vispārēja izotropija, kad vienā no tā punktiem būs izometrijas apakšgrupa.
Topoloģija: tā ir saistīta ar tās cēloņsakarību. Piemēram, ja telpā-laikā ir slēgta laika līkne vai ir Cauchy hipersegumi vai ir nepilnīgas ģeodēzijas.
Visbeidzot, īpašajā relativitātē izmantotajā laiktelpā abus var sajaukt četrdimensiju telpā, iegūstot tā saukto Minkovska laiktelpu Minkovski, šeit ir noteiktas trīs parastās telpiskās dimensijas un papildu laika dimensija.
