Yhteydessä fysiikan termi avaruus - aika on matemaattinen malli, joka sekoittaa tilaa ja aikaa kuin kaksi käsitettä, jotka ovat täysin luontainen. Tässä pitkässä ajallisessa tilassa tapahtuvat kaikki maailmankaikkeuden fyysiset tapahtumat; tämä suhteellisuusteorian mukaan.
Einstein oli se, joka muotoiltu tämä ilmaus aika-avaruuden perustuu hänen teorian suhteellisuusteorian, jossa todetaan, että aika ei voi erottaa kolme tilallisia ulottuvuuksia, mutta heidän kaltaisiaan, riippuu tilan liikkeen tarkkailijan. Luonteeltaan kaksi tarkkailijaa mittaa eri aikoja. Kahden tapahtuman välinen aikaero riippuu tarkkailijoiden välisestä suhteellisesta nopeudesta.
Samalla tavalla, jos teoria nousee siitä, että maailmankaikkeudella on kolme havaittavaa fyysistä avaruusulottuvuutta, on yleistä pitää aikaa neljäntenä ulottuvuutena; jolloin aika-aika jätetään nelidimensionaaliseksi avaruudeksi.
On tärkeää korostaa, että aika-ajalla on geometrisia ominaisuuksia, jotka ovat:
Metriikka: tämä ominaisuus symboloi aika-aikaa parina (m, g), missä m tarkoittaa puoliemiemannian erilaistuvaa jakotukkia ja “g” on metrinen tensori.
Aika-ajan materiaalipitoisuus: tämän antaa energia-impulssitensori, joka lasketaan suoraan metrisen tensorin geometrisista mittauksista.
Hiukkasten liike: Aika-ajan läpi liikkuvat hiukkaset seuraavat kaarevassa tilassa olevaa vähimmäispituutta.
Homogeenisuus-, isotropia- ja symmetriaryhmät: joillakin avaruusaikoilla on alemman ulottuvuuden isometriaryhmiä. Toisaalta, aika-aika on homogeeninen, kun se käsittää homeoformin alaryhmän, joka vaikuttaa avaruuskoordinaatteihin. Sillä on yleinen isotropia, kun yhdessä sen kohdista on isometrian alaryhmä.
Topologia: se liittyy sen syy-rakenteeseen. Esimerkiksi, jos aika-aika on suljettu aikakäyrä, tai jos siellä on Cauchyn hyperpintoja tai epätäydellisiä geodeetteja.
Lopuksi, erityisrelatiivisuudessa käytetyssä aika-ajassa molemmat voidaan sekoittaa nelidimensionaaliseen tilaan, joka on peräisin ns. Minkowski -aika-ajasta, Minkowsky, tässä tunnistetaan kolme tavallista avaruusulottuvuutta ja täydentävä aikaulottuvuus.
