Los seres humanos experimentan la realidad del día a día en cuatro dimensiones: las tres dimensiones físicas y el tiempo. Según la teoría de la relatividad de Albert Einstein, el tiempo es en realidad la cuarta dimensión física, con características mensurables similares a las otras tres. Un campo de estudio en curso en física es el intento de explicar tanto la relatividad como la teoría cuántica, que gobierna la realidad a escalas muy pequeñas. Varias propuestas en este campo sugieren la existencia de un espacio multidimensional. En otras palabras, puede haber dimensiones físicas adicionales que los humanos no pueden percibir.
La ciencia que rodea al espacio multidimensional es tan alucinante que incluso los físicos que lo estudian no la comprenden del todo. Puede resultar útil comenzar con las tres dimensiones observables, que corresponden a la altura, el ancho y la longitud de un objeto físico. Einstein, en su trabajo sobre la relatividad general a principios del siglo XX, demostró que el tiempo también es una dimensión física. Esto es observable solo en condiciones extremas; por ejemplo, la inmensa gravedad de un cuerpo planetario en realidad puede ralentizar el tiempo en sus inmediaciones. El nuevo modelo del universo creado por esta teoría se conoce como espacio-tiempo.
Desde la era de Einstein, los científicos han descubierto muchos de los secretos del universo, pero no casi todos. Un campo de estudio importante, la mecánica cuántica, se dedica a aprender sobre las partículas más pequeñas de materia y cómo interactúan. Estas partículas se comportan de una manera muy diferente a la materia de la realidad observable. Se dice que el físico John Wheeler dijo: «Si no está completamente confundido con la mecánica cuántica, no la comprende». Se ha sugerido que el espacio multidimensional puede explicar el extraño comportamiento de estas partículas elementales.
Durante gran parte de los siglos XX y XXI, los físicos han intentado conciliar los descubrimientos de Einstein con los de la física cuántica. Se cree que tal teoría explicaría mucho de lo que aún se desconoce sobre el universo, incluidas fuerzas poco conocidas como la gravedad. Uno de los principales contendientes de esta teoría se conoce como teoría de supercuerdas, supersimetría o teoría M. Esta teoría, aunque explica muchos aspectos de la mecánica cuántica, solo puede ser correcta si la realidad tiene 20, 21 o hasta 10 dimensiones. Por tanto, muchos físicos creen que es probable que exista un espacio multidimensional.
Las dimensiones adicionales de este espacio multidimensional existirían más allá de la capacidad de los humanos para observarlas. Algunos científicos sugieren que están doblados o enrollados en las tres dimensiones observables de tal manera que no se pueden ver con los métodos ordinarios. Los científicos esperan que sus efectos se puedan documentar observando cómo se comportan las partículas elementales cuando chocan. Muchos experimentos en los laboratorios de aceleradores de partículas del mundo, como el CERN en Europa, se llevan a cabo para buscar esta evidencia. Otras teorías afirman reconciliar la relatividad y la mecánica cuántica sin requerir la existencia de un espacio multidimensional; Queda por ver qué teoría es correcta.