虚時間
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ファイル:Real-and-imaginary-time-axes.svg
実時間と虚時間の関係は直交する軸として視覚化できる。
虚時間（きょじかん、imaginary time）は、虚の時間、つまり、単位時間の虚数（純虚数）倍で表される時間である。
虚時間と特殊相対性理論
[math]s^2 = (ct)^2 - (x^2 + y^2 + z^2) \,[/math]
で表される。ここでは、時間と空間は対称ではない。しかし、虚時間を [math]\tau = it[/math] と置くと、
[math]s^2 = - \{(c\tau)^2 + x^2 + y^2 + z^2\} \,[/math]
となり、虚時間（の [math]c[/math] 倍）と空間との間に対称性が成立する。このため、特殊相対性理論を虚時間を使って記述すると、数学的取り扱いが容易になる。たとえば、ミンコフスキー時空は4次元ユークリッド空間となり、ローレンツ変換は回転となる。
虚時間と温度
温度[math]T[/math]と虚時間[math]\tau[/math]は反比例の関係にある。
[math]t=-i\hbar\beta=-\frac{i\hbar}{k_{\rm B}T}[/math]
すなわち
[math]\tau=\frac{\hbar}{k_{\rm B}T}[/math]
[math]k_{\rm B}[/math]はボルツマン定数、[math]\hbar[/math]は換算プランク定数である。（ここでは上記との対応づけのため [math]\tau=it[/math] としたが、統計力学の教科書では [math]\tau=-it[/math] とする定義が多い。この違いは単純に複素共役関係であるから、数学的には等価である）