アインシュタイン（A. Einstein）の特殊相対性理論によれば、ニュートン力学のような絶対的な時間は存在せず、時間と空間を一緒にして4次元の時空として考えなければならない。3次元空間における距離の拡張として、4次元時空上の点 $P(ct_1,x_1,y_1,z_1), Q(ct_2,x_2,y_2,z_2)$ に対して、

$$s_{12}^2=-c^2(t_2-t_1)^2+(x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2+(z_2-z_1)^2$$

により、$s_{12}$ という量を定義する。ここで $c$ は光速度を表す。この $s_{12}$ という量は世界距離（あるいは世界間隔）と呼ばれる。距離をこのように定義した空間をミンコフスキー時空と呼ぶ。実際、$t_1=t_2$ の場合、$s_{12}$ は3次元空間における2点間の距離となることから、自然な拡張といえよう。なお、世界距離の2乗はローレンツ変換に対して不変である。計量も参照。