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La teoria della relatività di Einstein unifica i due tradizionali concetti fisici di spazio e tempo in un unico concetto spazio – temporale. Nei diversi modi in cui si manifesta il mondo reale, sin dall’antichità la materia ha rappresentato la “sostanza” mentre lo spazio e il tempo hanno rappresentato la “forma”. Da questo modo di percepire il mondo ebbe origine la geometria, la scienza che descrive con elegante perfezione uno spazio statico e vuoto e che divenne il “modello” a cui si adeguarono via via tutte le scienze (e non solo le scienze). Presupposto irrinunciabile per ogni riflessione scientifica divenne l’esistenza di uno spazio assoluto e di un tempo altrettanto assoluto, indispensabile per descrivere il mutamento della realtà. In questo schema, ogni fenomeno fisico (“evento”) venne caratterizzato mediante variabili che individuano il luogo (“spazio”) e l’istante (“tempo”) in cui esso avviene. Lo spazio viene così ridotto a un insieme infinito di terne di distanze da un punto O (origine) lungo una data direzione (misurate con un regolo-campione), in quanto il luogo in cui si verifica un evento viene determinato rispetto a un sistema di riferimento arbitrario (in genere una terna di assi cartesiani con origine in O). Allo stesso modo, il tempo viene ridotto a un insieme di intervalli temporali, poiché l’istante in cui avviene l’evento viene determinato attraverso la misura del ritardo tra l’evento stesso e un evento scelto come riferimento, il che si fa utilizzando un fenomeno periodico (cioè un orologio) e contando quanti periodi (o frazione di periodo) intercorrono fra i due eventi. La definizione di spazio e di tempo, così delineata, pone due importanti problemi:
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