Ihmiset kokevat päivittäisen todellisuuden neljässä ulottuvuudessa: kolme fyysistä ulottuvuutta ja aika. Albert Einsteinin suhteellisuusteorian mukaan aika on itse asiassa neljäs fyysinen ulottuvuus, ja sen mitattavissa olevat ominaisuudet ovat samanlaisia kuin muut kolme. Jatkuva fysiikan opintoalue on yritys selittää sekä suhteellisuusteoria että kvanttiteoria, joka hallitsee todellisuutta hyvin pienissä mittakaavoissa. Useat ehdotukset tällä alalla viittaavat moniulotteisen avaruuden olemassaoloon. Toisin sanoen voi olla muita fyysisiä ulottuvuuksia, joita ihmiset eivät voi havaita.
Moniulotteista tilaa ympäröivä tiede on niin hämmästyttävää, että edes sitä tutkivat fyysikot eivät ymmärrä sitä täysin. Voi olla hyödyllistä aloittaa kolmella havaittavalla mitalla, jotka vastaavat fyysisen kohteen korkeutta, leveyttä ja pituutta. Einstein osoitti 20 -luvun alun teoksessaan yleisestä suhteellisuusteoriasta, että aika on myös fyysinen ulottuvuus. Tämä on havaittavissa vain äärimmäisissä olosuhteissa; esimerkiksi planeetan kehon valtava painovoima voi itse asiassa hidastaa aikaa sen läheisyydessä. Tämän teorian luoma uusi universumin malli tunnetaan avaruusajana.
Einsteinin aikakauden jälkeen tiedemiehet ovat löytäneet monia maailmankaikkeuden salaisuuksia, mutta eivät läheskään kaikkia. Tärkeä tutkimusala, kvanttimekaniikka, on omistettu oppimaan pienimmistä ainehiukkasista ja niiden vuorovaikutuksesta. Nämä hiukkaset käyttäytyvät hyvin eri tavalla kuin havaittavissa oleva todellisuus. Fyysikko John Wheelerin sanotaan sanoneen: “Jos et ole täysin hämmentynyt kvanttimekaniikasta, et ymmärrä sitä.” On ehdotettu, että moniulotteinen avaruus voi selittää näiden alkeishiukkasten outon käyttäytymisen.
Fyysikot ovat yrittäneet sovittaa Einsteinin ja kvanttifysiikan löydöt suuren osan 20. ja 21. vuosisadasta. Uskotaan, että tällainen teoria selittäisi paljon, mitä maailmankaikkeudesta ei vielä tunneta, mukaan lukien huonosti ymmärretyt voimat, kuten painovoima. Yksi tämän teorian johtavista kilpailijoista tunnetaan eri tavoin superstring-teoriana, supersymmetriana tai M-teoriana. Vaikka tämä teoria selittää kvanttimekaniikan monia näkökohtia, se voi olla oikea vain, jos todellisuudessa on 10, 11 tai jopa 26 ulottuvuutta. Siten monet fyysikot uskovat, että moniulotteinen avaruus on todennäköistä.
Tämän moniulotteisen tilan ylimääräiset ulottuvuudet olisivat ihmisten kyvyn ulkopuolella. Jotkut tutkijat ehdottavat, että ne taitetaan tai käpristetään havaittavissa oleviin kolmeen ulottuvuuteen siten, että niitä ei voida nähdä tavallisilla menetelmillä. Tutkijat toivovat, että niiden vaikutukset voidaan dokumentoida katsomalla, kuinka alkeishiukkaset käyttäytyvät törmääessään. Näiden todisteiden etsimiseksi tehdään monia kokeita maailman hiukkaskiihdytinlaboratorioissa, kuten CERN Euroopassa. Muut teoriat väittävät sovittavansa suhteellisuusteorian ja kvanttimekaniikan ilman moniulotteisen avaruuden olemassaoloa; mikä teoria on oikea, jää nähtäväksi.