時空坐標系（Space-Time Coordinate），由物理學中四維尺度，即長度、數量、溫度和時間而建立的坐標系即為時空坐標系。
在某一參考系中可建立四維正交時空坐標軸T、X、Y、Z構成的時空坐標系。 (1) 時空單位 可令h、i、j、k分別為沿T、X、Y、Z軸正時空方向的單位矢量。 在此所建立的一維時間坐標軸T，與空間坐標系相互垂直，雖然在空間坐標系中體現不出時間單位矢量h的方向，但在時空坐標系中卻可體現出時間單位矢量h的方向，與空間單位矢量i、j、k均相互垂直。 在國際單位制中，時間坐標單位與空間坐標單位分別為秒（s） 、 米（m） 在時空坐標系中，時間坐標單位與空間坐標單位可統一為相同單位。 設光波沿空間X軸方向傳播。依據光速不變原理，在場強為零的均勻加速場中傳播的光速恆為C，則可表示其在空間X軸方向傳播的空間距離與在時間T軸方向流逝的時間間隔是相同的。 可以理解：光速C即為時間坐標單位與空間坐標單位之間的變換當量，可稱為時空單位當量： C = ΔX / ΔT (2—5) 若採用SI制時 C = 3 × 108 m / s 若採用統一時空單位時 C = tanθ= | i / h | = 1 (2—6) 此時光波時空曲線OP與時間軸T或與空間軸X所成時空角均為π/ 4： θ = π / 4 φ = π / 4 (2) 時空移 在加速場中的檢驗物質系，相對於時空坐標系產生的時空坐標變化量，可稱為時空移S , 時空移為時空矢量。 時空移S在時間坐標軸T方向與在空間坐標系中位移K方向構成的二維時空坐標系中可分解為時間分量S t與空間分量S k ， 在此，時間分量S t、空間分量Sk分別為： S t = t = Scosθ S k = k = S cosφ (2—7) 式中θ、φ分別為時空移S與時間軸T、空間坐標軸K所成的時空角。 時空移S在空間坐標系中可分解為空間分量Sk ，空間分量Sk在空間坐標系中為空間矢量，即位移矢量K，位移K又可在空間坐標軸X、Y、Z中分解為空間坐標分量Kx、Ky、Kz ， 時空移S在時間坐標軸T中可分解為時間分量S t，時間分量S t在時空坐標系中與時間單位矢量h具有相同時空方向，即可稱為時間矢量，但在描述物質系空間運動時，作為坐標時間t體現不出空間方向，故通常在空間運動中將時間分量t稱為標量。 時空移S可表示為： S = S t + S k S = S t h + Kx i + Ky j + Kz k (2—8) 時空移S與T、X、Y、Z各軸間夾角的餘弦值可分別表示為： cosθ= S t / S cos φx = Kx / S cos φy = Ky / S (2—9) cos φz = Kz / S 其中： S = 為時空移S的絕對值。
