Gli esseri umani sperimentano la realtà quotidiana in quattro dimensioni: le tre dimensioni fisiche e il tempo. Secondo la teoria della relatività di Albert Einstein, il tempo è in realtà la quarta dimensione fisica, con caratteristiche misurabili simili alle altre tre. Un campo di studio in corso in fisica è il tentativo di spiegare sia la relatività che la teoria quantistica, che governa la realtà su scale molto piccole. Diverse proposte in questo campo suggeriscono l’esistenza di uno spazio multidimensionale. In altre parole, potrebbero esserci dimensioni fisiche aggiuntive che gli esseri umani non possono percepire.
La scienza che circonda lo spazio multidimensionale è così sbalorditiva che persino i fisici che lo studiano non la comprendono appieno. Può essere utile iniziare con le tre dimensioni osservabili, che corrispondono all’altezza, alla larghezza e alla lunghezza di un oggetto fisico. Einstein, nel suo lavoro sulla relatività generale all’inizio del XX secolo, dimostrò che il tempo è anche una dimensione fisica. Questo è osservabile solo in condizioni estreme; per esempio, l’immensa gravità di un corpo planetario può effettivamente rallentare il tempo nelle sue immediate vicinanze. Il nuovo modello dell’universo creato da questa teoria è noto come spazio-tempo.
Dall’era di Einstein, gli scienziati hanno scoperto molti dei segreti dell’universo, ma non quasi tutti. Un importante campo di studio, la meccanica quantistica, è dedicato all’apprendimento delle particelle più piccole della materia e del modo in cui interagiscono. Queste particelle si comportano in modo molto diverso dalla materia della realtà osservabile. Si dice che il fisico John Wheeler abbia detto: “Se non sei completamente confuso dalla meccanica quantistica, non lo capisci”. È stato suggerito che lo spazio multidimensionale possa spiegare lo strano comportamento di queste particelle elementari.
Per gran parte del XX e XXI secolo, i fisici hanno cercato di conciliare le scoperte di Einstein con quelle della fisica quantistica. Si ritiene che una tale teoria spiegherebbe molto di ciò che è ancora sconosciuto sull’universo, comprese forze poco conosciute come la gravità. Uno dei principali contendenti per questa teoria è conosciuto in vari modi come teoria delle superstringhe, supersimmetria o teoria M. Questa teoria, pur spiegando molti aspetti della meccanica quantistica, può essere corretta solo se la realtà ha 20, 21 o ben 10 dimensioni. Pertanto, molti fisici credono che lo spazio multidimensionale sia probabile.
Le dimensioni extra di questo spazio multidimensionale esisterebbero oltre la capacità degli umani di osservarle. Alcuni scienziati suggeriscono che siano piegati o arricciati nelle tre dimensioni osservabili in modo tale da non poter essere visti con i metodi ordinari. Gli scienziati sperano che i loro effetti possano essere documentati osservando come si comportano le particelle elementari quando si scontrano. Molti esperimenti nei laboratori mondiali di acceleratori di particelle, come il CERN in Europa, vengono condotti per cercare queste prove. Altre teorie affermano di conciliare relatività e meccanica quantistica senza richiedere l’esistenza di uno spazio multidimensionale; quale teoria sia corretta resta da vedere.