az ötdimenziós tér korai munkájának nagy része egy olyan elmélet kidolgozására tett kísérletet, amely egyesíti a négy alapvető kölcsönhatást a természetben: erős és gyenge nukleáris erők, gravitáció és elektromágnesesség. Theodor Kaluza német matematikus és Oskar Klein svéd fizikus önállóan fejlesztette ki a Kaluza-Klein elméletet 1921-ben, amely az ötödik dimenziót használta a gravitáció elektromágneses erővel történő egyesítésére. Bár a megközelítések később kiderült, hogy legalább részben pontatlan, a koncepció alapját képezte a további kutatások az elmúlt században.,
annak magyarázatára, hogy miért nem lenne ez a dimenzió közvetlenül megfigyelhető, Klein azt javasolta, hogy az ötödik dimenziót egy apró, kompakt hurokba tekerjék 10-33 centiméter sorrendben. Érvelése szerint a fényt olyan zavarként képzelte el, amelyet a magasabb dimenzióban az emberi észlelésen túl hullámzás okoz, hasonlóan ahhoz, hogy a tóban lévő halak csak az esőcseppek által okozott víz felszínén hullámzó árnyékokat láthatnak. Bár nem mutatható ki, közvetve kapcsolatot jelentene a látszólag független erők között., A Kaluza-Klein elmélet az 1970-es években újjáéledt a szuperstringelmélet és a szupergravitáció megjelenése miatt: az a koncepció, hogy a valóság rezgő energiaszálakból áll, egy posztulátum csak matematikailag életképes tíz dimenzióban vagy annál több. A szuperstring elmélet ezután általánosabb megközelítéssé fejlődött, az úgynevezett M-elmélet. Az M-elmélet a tíz alapvető dimenzió mellett potenciálisan megfigyelhető extra dimenziót javasolt, amely lehetővé tenné a szuperstringek létezését. A másik 10 dimenziót tömörítik, vagy” feltekercselik”, a szubatomi szint alatti méretre., A Kaluza-Klein elmélet ma tekinthető lényegében egy szelvény elmélet, a szelvény, hogy a kör csoport.
az ötödik dimenziót nehéz közvetlenül megfigyelni, bár a Nagy Hadronütköztető lehetőséget nyújt a létezésének közvetett bizonyítékainak rögzítésére. A fizikusok elmélete szerint a szubatomi részecskék ütközése viszont új részecskéket hoz létre az ütközés következtében, beleértve a negyedik dimenzióból kilépő gravitont, vagy brane, amely ötdimenziós ömlesztett anyaggá szivárog., Az M-elmélet megmagyarázná a gravitáció gyengeségét a természet többi alapvető erőjéhez képest, amint az például látható, ha mágnest használ egy csap felemelésére egy asztalról — a mágnes könnyedén képes leküzdeni az egész Föld gravitációs húzását.
matematikai megközelítéseket fejlesztettek ki a 20. század elején, amelyek az ötödik dimenziót elméleti konstrukciónak tekintették. Ezek az elméletek hivatkoznak a Hilbert térre, egy olyan koncepcióra, amely végtelen számú matematikai dimenziót posztulál, hogy korlátlan számú kvantumállapotot tegyen lehetővé., Einstein, Bergmann és Bargmann később megpróbálták kiterjeszteni az általános relativitáselmélet négydimenziós téridejét egy extra fizikai dimenzióba, hogy beépítsék az elektromágnesességet, bár sikertelenek voltak. Az 1938-as papír, Einstein pedig Bergmann voltak az elsők között bemutatni a modern szempontból, hogy egy négy-dimenziós elmélet, amely egybeesik Einstein-Maxwell-elmélet a nagy távolságok, származik egy öt-dimenziós elmélet teljes szimmetria mind az öt dimenzió., Azt sugallták, hogy az elektromágnesesség az ötödik dimenzióban “polarizált” gravitációs mezőből származik.
Einstein és Bergmann fő újdonsága az volt, hogy az ötödik dimenziót fizikai entitásnak tekintették, nem pedig ürügynek a metrikus tenzor és az elektromágneses potenciál kombinálására. De aztán megtagadták, módosítva az elméletet, hogy megtörje az ötdimenziós szimmetriáját., Érvelésük, amint azt Edward Witten javasolta, az volt, hogy az elmélet szimmetrikusabb változata megjósolta egy új hosszú hatótávolságú mező létezését, amely mind tömegtelen, mind skalár volt, ami Einstein általános relativitáselméletének alapvető módosítását igényelte volna. A Minkowski-tér és Maxwell egyenletei vákuumban egy ötdimenziós Riemann-görbületi tenzorba ágyazhatók.,
1993-ban Gerard ‘t Hooft fizikus előterjesztette a holografikus elvet, amely elmagyarázza, hogy az extra dimenzióval kapcsolatos információk görbületként láthatók egy kevesebb dimenzióval rendelkező téridőben. Például a hologramok háromdimenziós képek, amelyeket egy kétdimenziós felületre helyeznek, ami görbületet ad a képnek, amikor a megfigyelő mozog. Hasonlóképpen, az Általános relativitáselméletben a negyedik dimenzió megfigyelhető három dimenzióban nyilvánul meg, mint egy mozgó végtelen (teszt) részecske görbületi útja., “T Hooft azt feltételezte, hogy az ötödik dimenzió valóban a téridő Szövet.
