Fizikos kontekste terminas erdvė - laikas yra matematinis modelis, kuris jungia erdvėje ir laike, kaip dviejų sąvokų, kurios yra visiškai neatskiriamas. Šioje ilgoje laiko erdvėje vyksta visi fiziniai Visatos įvykiai; tai pagal reliatyvumo teoriją.
Einšteinas buvo tas, kuris suformulavo šią erdvės ir laiko išraišką, remdamasis savo ypatingojo reliatyvumo teorija, kuri teigia, kad laiko negalima atskirti nuo trijų erdvinių matmenų, tačiau, kaip ir jie, laikas priklauso nuo stebėtojo judėjimo būsenos. Iš prigimties du stebėtojai matuos skirtingus laikus. Intervalui tarp dviejų įvykių šis laiko skirtumas priklausys nuo santykinio stebėtojų greičio.
Lygiai taip pat, jei keliama teorija, kad visata turi tris fizinius erdvinius matmenis, kuriuos galima stebėti, įprasta laiką laikyti ketvirta dimensija; palikdamas erdvėlaikį kaip keturmatę erdvę.
Svarbu pabrėžti, kad erdvė-laikas turi geometrines savybes:
Metrika: ši savybė simbolizuoja erdvėlaikį kaip porą (m, g), kur „m“ reiškia pusmėnanį diferencijuojamą kolektorių, o „g“ yra metrinis tenzoras.
Materialus laiko-laiko turinys: tai suteikia energijos impulsinis tenzoras, kuris apskaičiuojamas tiesiai iš geometrinių matavimų iš metrinio tenzoriaus.
Dalelių judėjimas: dalelės, judančios erdvėlaikiu, kreivoje erdvėje laikysis minimalaus ilgio linijos.
Homogeniškumo, izotropijos ir simetrijos grupės: kai kuriuose erdvės laikuose yra mažesnio matmens izometrijos grupės. Kita vertus, erdvėlaikis yra vienalytis, kai jis apima homeoforminį pogrupį, kuris daro įtaką erdvinėms koordinatėms. Ji turės bendrą izotropiją, kai viename iš jos taškų yra izometrijos pogrupis.
Topologija: ji susijusi su priežastine struktūra. Pavyzdžiui, jei erdvėlaikyje egzistuoja uždara laiko kreivė arba yra Cauchy hiperpaviršių arba yra neišsami geodezija.
Galiausiai, erdvės ir laiko santykiuose, naudojamuose ypatingame reliatyvume, abu gali būti sumaišyti keturių dimensijų erdvėje, kilusiame iš vadinamojo Minkowskio erdvės laiko Minkowsky, čia nustatomi trys įprasti erdviniai matmenys ir papildoma laiko dimensija.
