Ljudi svakodnevno doživljavaju stvarnost u četiri dimenzije: tri fizičke dimenzije i vremenu. Prema teoriji relativnosti Alberta Einsteina, vrijeme je zapravo četvrta fizička dimenzija, s mjerljivim karakteristikama sličnim ostalim trima. Trajno polje proučavanja fizike je pokušaj objašnjenja i relativnosti i kvantne teorije, koja upravlja stvarnošću u vrlo malim razmjerima. Nekoliko prijedloga u ovom području sugerira postojanje višedimenzionalnog prostora. Drugim riječima, mogu postojati dodatne fizičke dimenzije koje ljudi ne mogu percipirati.
Znanost koja okružuje višedimenzionalni prostor toliko je zapanjujuća da je čak ni fizičari koji je proučavaju ne razumiju u potpunosti. Možda bi bilo korisno započeti s tri vidljive dimenzije, koje odgovaraju visini, širini i duljini fizičkog objekta. Einstein je u svom radu o općoj relativnosti početkom 20. stoljeća pokazao da je vrijeme također fizička dimenzija. To je vidljivo samo u ekstremnim uvjetima; na primjer, ogromna gravitacija planetarnog tijela zapravo može usporiti vrijeme u njegovoj neposrednoj blizini. Novi model svemira stvoren ovom teorijom poznat je kao prostor-vrijeme.
Od Einsteinove ere, znanstvenici su otkrili mnoge tajne svemira, ali ne gotovo sve. Glavno područje studija, kvantna mehanika, posvećeno je učenju o najmanjim česticama materije i njihovom međusobnom djelovanju. Te se čestice ponašaju na vrlo drugačiji način od materije vidljive stvarnosti. Navodi se da je fizičar John Wheeler rekao: “Ako niste potpuno zbunjeni kvantnom mehanikom, ne razumijete je.” Sugerirano je da višedimenzionalni prostor može objasniti čudno ponašanje ovih elementarnih čestica.
Veći dio 20. i 21. stoljeća fizičari su pokušavali pomiriti Einsteinova otkrića s otkrićima kvantne fizike. Vjeruje se da bi takva teorija objasnila mnogo toga što je još uvijek nepoznato o svemiru, uključujući i slabo shvaćene sile poput gravitacije. Jedan od vodećih kandidata za ovu teoriju poznat je na različite načine kao teorija superstruna, supersimetrija ili M-teorija. Ova teorija, iako objašnjava mnoge aspekte kvantne mehanike, može biti točna samo ako stvarnost ima 10, 11 ili čak 26 dimenzija. Stoga mnogi fizičari vjeruju da je višedimenzionalni prostor vjerojatan.
Dodatne dimenzije ovog višedimenzionalnog prostora postojale bi izvan sposobnosti ljudi da ih promatraju. Neki znanstvenici sugeriraju da su presavijeni ili uvijeni u vidljive tri dimenzije na takav način da se ne mogu vidjeti običnim metodama. Znanstvenici se nadaju da se njihovi učinci mogu dokumentirati promatranjem kako se elementarne čestice ponašaju prilikom sudara. Mnogi eksperimenti u svjetskim laboratorijima za akceleratore čestica, kao što je CERN u Europi, provode se u potrazi za tim dokazima. Druge teorije tvrde da pomiruju relativnost i kvantnu mehaniku bez potrebe za postojanjem višedimenzionalnog prostora; koja je teorija točna ostaje za vidjeti.