Der Mensch erlebt die alltägliche Realität in vier Dimensionen: den drei physischen Dimensionen und der Zeit. Nach der Relativitätstheorie von Albert Einstein ist die Zeit tatsächlich die vierte physikalische Dimension mit messbaren Eigenschaften, die den anderen drei ähneln. Ein ständiges Forschungsgebiet der Physik ist der Versuch, sowohl die Relativitätstheorie als auch die Quantentheorie zu erklären, die die Realität auf sehr kleinen Skalen beherrscht. Mehrere Vorschläge auf diesem Gebiet legen die Existenz eines mehrdimensionalen Raums nahe. Mit anderen Worten, es kann zusätzliche physikalische Dimensionen geben, die der Mensch nicht wahrnehmen kann.
Die Wissenschaft, die den mehrdimensionalen Raum umgibt, ist so verblüffend, dass selbst die Physiker, die sie studieren, sie nicht vollständig verstehen. Es kann hilfreich sein, mit den drei beobachtbaren Dimensionen zu beginnen, die der Höhe, Breite und Länge eines physischen Objekts entsprechen. Einstein hat in seiner Arbeit zur Allgemeinen Relativitätstheorie Anfang des 20. Jahrhunderts gezeigt, dass Zeit auch eine physikalische Dimension ist. Dies ist nur unter extremen Bedingungen zu beobachten; zum Beispiel kann die immense Schwerkraft eines planetarischen Körpers die Zeit in seiner näheren Umgebung verlangsamen. Das neue Modell des Universums, das durch diese Theorie geschaffen wurde, ist als Raumzeit bekannt.
Seit Einsteins Ära haben Wissenschaftler viele Geheimnisse des Universums entdeckt, aber nicht fast alle. Ein großes Studiengebiet, die Quantenmechanik, widmet sich dem Erlernen der kleinsten Teilchen der Materie und ihrer Wechselwirkung. Diese Teilchen verhalten sich ganz anders als die Materie der beobachtbaren Realität. Der Physiker John Wheeler soll gesagt haben: „Wenn Sie von der Quantenmechanik nicht völlig verwirrt sind, verstehen Sie sie nicht.“ Es wurde vorgeschlagen, dass der mehrdimensionale Raum das seltsame Verhalten dieser Elementarteilchen erklären kann.
Während eines Großteils des 20. und 21. Jahrhunderts haben Physiker versucht, die Entdeckungen Einsteins mit denen der Quantenphysik in Einklang zu bringen. Es wird angenommen, dass eine solche Theorie vieles erklären würde, was über das Universum noch unbekannt ist, einschließlich schlecht verstandener Kräfte wie der Schwerkraft. Einer der führenden Anwärter für diese Theorie ist verschiedentlich als Superstringtheorie, Supersymmetrie oder M-Theorie bekannt. Diese Theorie erklärt zwar viele Aspekte der Quantenmechanik, kann aber nur richtig sein, wenn die Realität 10, 11 oder sogar 26 Dimensionen hat. Daher halten viele Physiker einen mehrdimensionalen Raum für wahrscheinlich.
Die zusätzlichen Dimensionen dieses mehrdimensionalen Raums würden jenseits der Fähigkeit des Menschen existieren, sie zu beobachten. Einige Wissenschaftler schlagen vor, dass sie so gefaltet oder in die beobachtbaren drei Dimensionen eingerollt sind, dass sie mit gewöhnlichen Methoden nicht gesehen werden können. Wissenschaftler hoffen, dass ihre Auswirkungen dokumentiert werden können, indem sie beobachten, wie sich Elementarteilchen verhalten, wenn sie kollidieren. Viele Experimente in den Teilchenbeschleunigerlabors der Welt, wie dem CERN in Europa, werden durchgeführt, um nach diesen Beweisen zu suchen. Andere Theorien behaupten, Relativität und Quantenmechanik in Einklang zu bringen, ohne die Existenz eines mehrdimensionalen Raums zu erfordern; Welche Theorie richtig ist, bleibt abzuwarten.