Einstein fue quien formuló esta expresión de espacio-tiempo partiendo de su teoría de la relatividad especial, la cual plantea que el tiempo no puede separarse de las tres dimensiones espaciales, sino que como ellas, el tiempo depende del estado del movimiento del observador. Por naturaleza son dos observadores los que medirán tiempos distintos, para el intervalo entre dos sucesos, esta diferencia en los tiempos dependerá de la velocidad relativa entre los observadores.

De igual manera, si se plantea la teoría de que el universo cuenta con tres dimensiones espacialesfísicas que se pueden observar, es común considerar al tiempo como la cuarta dimensión; quedando el espacio-tiempo como el espacio de cuatro dimensiones.

Es importante resaltar que el espacio-tiempo presenta unas propiedades geométricas las cuales son:

Métrica: esta propiedad simboliza el espacio-tiempo como un par (m, g), en donde “m” significa variedad diferenciable semiriemanniana y “g” es un tensor métrico.

Contenido material del espacio tiempo: este se encuentra dado por el tensor energía-impulso, el cual se calcula de manera directa a partir de medidas geométricas procedentes del tensor métrico.

Movimiento de las partículas: las partículas que se mueven por medio del espacio- tiempo seguirá una línea de mínima longitud en un espacio curvado.

Homogeneidad, isotropía y grupos de simetría: algunos espacios-tiempo cuentan con grupos de isometría de dimensionalidad menor. Por otro lado, un espacio-tiempo es homogéneo cuando abarca un subgrupo homeoformo que influye en las coordenadas espaciales. Tendrá isotropía general cuando en uno de sus puntos exista un subgrupo de isometría.

Topología: está relacionado con la estructura causal del mismo. Por ejemplo si en un espacio-tiempo existe una curva temporal cerrada, o si existen hipersuperficies de Cauchy o están presentes geodésicas incompletas.

Finalmente en el espacio- tiempo empleado en relatividad especial se pueden mezclar ambos en un espacio de cuatro dimensiones, originando el llamado espacio-tiempo de Minkowski, Minkowskyaquí es donde se identifican tres dimensiones espaciales ordinarias y una dimensión temporal complementaria.

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