Οι άνθρωποι βιώνουν την καθημερινή πραγματικότητα σε τέσσερις διαστάσεις: τις τρεις φυσικές διαστάσεις και τον χρόνο. Σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν, ο χρόνος είναι στην πραγματικότητα η τέταρτη φυσική διάσταση, με μετρήσιμα χαρακτηριστικά παρόμοια με τις άλλες τρεις. Ένα συνεχές πεδίο μελέτης στη φυσική είναι η προσπάθεια εξήγησης τόσο της σχετικότητας όσο και της κβαντικής θεωρίας, η οποία διέπει την πραγματικότητα σε πολύ μικρές κλίμακες. Αρκετές προτάσεις στον τομέα αυτό υποδηλώνουν την ύπαρξη πολυδιάστατου χώρου. Με άλλα λόγια, μπορεί να υπάρχουν πρόσθετες φυσικές διαστάσεις που οι άνθρωποι δεν μπορούν να αντιληφθούν.
Η επιστήμη που περιβάλλει τον πολυδιάστατο χώρο είναι τόσο συγκλονιστική που ακόμη και οι φυσικοί που τη μελετούν δεν την κατανοούν πλήρως. Μπορεί να είναι χρήσιμο να ξεκινήσετε με τις τρεις παρατηρήσιμες διαστάσεις, οι οποίες αντιστοιχούν στο ύψος, το πλάτος και το μήκος ενός φυσικού αντικειμένου. Ο Αϊνστάιν, στο έργο του για τη γενική σχετικότητα στις αρχές του 20ου αιώνα, έδειξε ότι ο χρόνος είναι επίσης μια φυσική διάσταση. Αυτό μπορεί να παρατηρηθεί μόνο σε ακραίες συνθήκες. για παράδειγμα, η τεράστια βαρύτητα ενός πλανητικού σώματος μπορεί πραγματικά να επιβραδύνει τον χρόνο κοντά του. Το νέο μοντέλο του σύμπαντος που δημιουργήθηκε από αυτή τη θεωρία είναι γνωστό ως χωροχρόνος.
Από την εποχή του Αϊνστάιν, οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει πολλά από τα μυστικά του σύμπαντος, αλλά όχι σχεδόν όλα. Ένα σημαντικό πεδίο μελέτης, η κβαντομηχανική, είναι αφιερωμένο στην εκμάθηση για τα μικρότερα σωματίδια της ύλης και τον τρόπο αλληλεπίδρασής τους. Αυτά τα σωματίδια συμπεριφέρονται με πολύ διαφορετικό τρόπο από την ύλη της παρατηρήσιμης πραγματικότητας. Ο φυσικός John Wheeler λέγεται ότι είπε: «Αν δεν σε μπερδεύει τελείως η κβαντική μηχανική, δεν το καταλαβαίνεις». Έχει προταθεί ότι ο πολυδιάστατος χώρος μπορεί να εξηγήσει την παράξενη συμπεριφορά αυτών των στοιχειωδών σωματιδίων.
Για μεγάλο μέρος του 20ου και του 21ου αιώνα, οι φυσικοί προσπάθησαν να συμβιβάσουν τις ανακαλύψεις του Αϊνστάιν με αυτές της κβαντικής φυσικής. Πιστεύεται ότι μια τέτοια θεωρία θα εξηγούσε πολλά που είναι ακόμα άγνωστα για το σύμπαν, συμπεριλαμβανομένων των ελάχιστα κατανοητών δυνάμεων όπως η βαρύτητα. Ένας από τους κύριους διεκδικητές αυτής της θεωρίας είναι γνωστός ποικιλοτρόπως ως θεωρία υπερχορδών, υπερσυμμετρία ή θεωρία Μ. Αυτή η θεωρία, ενώ εξηγεί πολλές πτυχές της κβαντικής μηχανικής, μπορεί να είναι σωστή μόνο εάν η πραγματικότητα έχει 10, 11 ή έως και 26 διαστάσεις. Έτσι, πολλοί φυσικοί πιστεύουν ότι ο πολυδιάστατος χώρος είναι πιθανός.
Οι επιπλέον διαστάσεις αυτού του πολυδιάστατου χώρου θα υπήρχαν πέρα από την ικανότητα των ανθρώπων να τις παρατηρήσουν. Μερικοί επιστήμονες προτείνουν ότι είναι διπλωμένα ή κουλουριασμένα στις παρατηρήσιμες τρεις διαστάσεις με τέτοιο τρόπο ώστε να μην είναι ορατές με συνηθισμένες μεθόδους. Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι τα αποτελέσματά τους μπορούν να τεκμηριωθούν παρακολουθώντας πώς συμπεριφέρονται τα στοιχειώδη σωματίδια όταν συγκρούονται. Πολλά πειράματα σε εργαστήρια επιταχυντών σωματιδίων στον κόσμο, όπως το CERN στην Ευρώπη, διεξάγονται για την αναζήτηση αυτών των στοιχείων. Άλλες θεωρίες ισχυρίζονται ότι συμβιβάζουν τη σχετικότητα και την κβαντομηχανική χωρίς να απαιτείται η ύπαρξη πολυδιάστατου χώρου. ποια θεωρία είναι σωστή μένει να φανεί.