Les humains font l’expérience de la réalité quotidienne dans quatre dimensions : les trois dimensions physiques et le temps. Selon la théorie de la relativité d’Albert Einstein, le temps est en fait la quatrième dimension physique, avec des caractéristiques mesurables similaires aux trois autres. Un domaine d’étude en cours en physique est la tentative d’expliquer à la fois la relativité et la théorie quantique, qui régissent la réalité à très petite échelle. Plusieurs propositions dans ce domaine suggèrent l’existence d’un espace multidimensionnel. En d’autres termes, il peut y avoir des dimensions physiques supplémentaires que les humains ne peuvent pas percevoir.
La science entourant l’espace multidimensionnel est si ahurissante que même les physiciens qui l’étudient ne le comprennent pas pleinement. Il peut être utile de commencer par les trois dimensions observables, qui correspondent à la hauteur, la largeur et la longueur d’un objet physique. Einstein, dans ses travaux sur la relativité générale au début du 20e siècle, a démontré que le temps est aussi une dimension physique. Ceci n’est observable que dans des conditions extrêmes; par exemple, l’immense gravité d’un corps planétaire peut en fait ralentir le temps dans son voisinage proche. Le nouveau modèle de l’univers créé par cette théorie est connu sous le nom d’espace-temps.
Depuis l’ère d’Einstein, les scientifiques ont découvert de nombreux secrets de l’univers, mais pas presque tous. Un domaine d’étude majeur, la mécanique quantique, est consacré à l’apprentissage des plus petites particules de matière et de leur interaction. Ces particules se comportent d’une manière très différente de la matière de la réalité observable. Le physicien John Wheeler aurait dit : Si vous n’êtes pas complètement confus par la mécanique quantique, vous ne la comprenez pas. Il a été suggéré que l’espace multidimensionnel peut expliquer le comportement étrange de ces particules élémentaires.
Pendant une grande partie des 20e et 21e siècles, les physiciens ont essayé de concilier les découvertes d’Einstein avec celles de la physique quantique. On pense qu’une telle théorie expliquerait beaucoup de choses encore inconnues sur l’univers, y compris des forces mal comprises telles que la gravité. L’un des principaux candidats à cette théorie est connu sous le nom de théorie des supercordes, de supersymétrie ou de théorie M. Cette théorie, tout en expliquant de nombreux aspects de la mécanique quantique, ne peut être correcte que si la réalité a 10, 11 ou 26 dimensions. Ainsi, de nombreux physiciens pensent que l’espace multidimensionnel est probable.
Les dimensions supplémentaires de cet espace multidimensionnel existeraient au-delà de la capacité des humains à les observer. Certains scientifiques suggèrent qu’ils sont pliés ou enroulés dans les trois dimensions observables de telle manière qu’ils ne peuvent pas être vus par des méthodes ordinaires. Les scientifiques espèrent que leurs effets pourront être documentés en observant le comportement des particules élémentaires lorsqu’elles entrent en collision. De nombreuses expériences dans les laboratoires d’accélérateurs de particules du monde, comme le CERN en Europe, sont menées pour rechercher ces preuves. D’autres théories prétendent concilier relativité et mécanique quantique sans exiger l’existence d’un espace multidimensionnel ; quelle théorie est correcte reste à voir.