質問: 時間と空間はそれぞれ観測者に依存するのは分かりますが、時空がそうでないとはどういうことですか?
回答: 例えば、下図のように2次元の平面上に長さ5の棒をいろいろ向きを変えて置いてみます。x軸方向の長さを⊿x、y軸方向の長さを⊿yとすると、 赤い棒:⊿x=5, ⊿y=0 緑の棒:⊿x=4, ⊿y=3 青い棒:⊿x=0, ⊿y=5 となります。⊿xや⊿yは観測者に依存しますが、 √[(⊿x)^2 + (⊿y)^2] を計算すると、すべて5になります。同じ棒を見ているのだから当然ですね。 相対性理論では、これが時間と空間の間にも成り立つと考えます。 √[(⊿x)^2 + (⊿y)^2 + (⊿z)^2 - (⊿t)^2] = (一定) ⊿x、⊿y、⊿zが空間で、⊿tが時間です。時間と空間は観測者に依存して変化しますが、これらを一まとめにした上の式は観測者によらずに一定です。これを四次元不変量と言います。ただし、(⊿t)^2の前の符号が+ではなく-になっていることに注目してください。これが、時間と空間が異なる点になります。