veel van het vroege werk over de vijfdimensionale ruimte was in een poging om een theorie te ontwikkelen die de vier fundamentele interacties in de natuur verenigt: sterke en zwakke kernkrachten, zwaartekracht en elektromagnetisme. De Duitse wiskundige Theodor Kaluza en de Zweedse natuurkundige Oskar Klein ontwikkelden onafhankelijk van elkaar de Kaluza–Klein theorie in 1921, die de vijfde dimensie gebruikte om zwaartekracht te verenigen met elektromagnetische kracht. Hoewel later werd vastgesteld dat hun aanpak ten minste gedeeltelijk onjuist was, vormde het concept een basis voor verder onderzoek in de afgelopen eeuw.,
om uit te leggen waarom deze dimensie niet direct waarneembaar zou zijn, stelde Klein voor dat de vijfde dimensie zou worden opgerold tot een kleine, compacte lus in de Orde van 10-33 centimeter. Onder zijn redenering zag hij licht als een verstoring veroorzaakt door kabbelend in de hogere dimensie net buiten de menselijke waarneming, vergelijkbaar met hoe vissen in een vijver alleen schaduwen van rimpels kunnen zien over het oppervlak van het water veroorzaakt door regendruppels. Hoewel niet detecteerbaar, zou het indirect een verband impliceren tussen ogenschijnlijk ongerelateerde krachten., De Kaluza-Klein-theorie kende een opleving in de jaren 1970 als gevolg van de opkomst van de supersnaartheorie en superzwaartekracht: het concept dat de werkelijkheid bestaat uit trillende energiestrengen, een postulaat dat alleen wiskundig levensvatbaar is in tien dimensies of meer. De supersnaartheorie evolueerde vervolgens tot een meer algemene benadering die bekend staat als de M-theorie. De M-theorie suggereerde een potentieel waarneembare extra dimensie naast de tien essentiële dimensies die het bestaan van superstrings mogelijk zouden maken. De andere 10 dimensies worden verdicht, of “opgerold”, tot een grootte Onder het subatomaire niveau., De Kaluza-Klein-theorie wordt tegenwoordig gezien als in wezen een ijktheorie, waarbij de ijktheorie de cirkelgroep is.
de vijfde dimensie is moeilijk direct waar te nemen, hoewel de Large Hadron Collider een mogelijkheid biedt om indirect bewijs van zijn bestaan vast te leggen. Natuurkundigen theoretiseren dat botsingen van subatomaire deeltjes op hun beurt nieuwe deeltjes produceren als gevolg van de botsing, waaronder een graviton dat ontsnapt uit de vierde dimensie, of braan, lekt af in een vijfdimensionale massa., De M-theorie zou de zwakte van de zwaartekracht ten opzichte van de andere fundamentele krachten van de natuur verklaren, zoals bijvoorbeeld kan worden gezien wanneer een magneet wordt gebruikt om een pin van een tafel te tillen — de magneet is in staat om de zwaartekracht van de hele aarde met gemak te overwinnen.
wiskundige benaderingen werden ontwikkeld in het begin van de 20e eeuw, waarbij de vijfde dimensie als een theoretische constructie werd gezien. Deze theorieën verwijzen naar de Hilbertruimte, een concept dat een oneindig aantal wiskundige dimensies postuleert om een onbeperkt aantal kwantumtoestanden mogelijk te maken., Einstein, Bergmann en Bargmann probeerden later de vierdimensionale ruimtetijd van de algemene relativiteitstheorie uit te breiden tot een extra fysieke dimensie om elektromagnetisme op te nemen, hoewel ze niet succesvol waren. In hun artikel uit 1938 waren Einstein en Bergmann een van de eersten die het moderne standpunt introduceerden dat een vierdimensionale theorie, die op lange afstand samenvalt met de Einstein-Maxwell-theorie, is afgeleid van een vijfdimensionale theorie met volledige symmetrie in alle vijf dimensies., Ze suggereerden dat elektromagnetisme het gevolg was van een gravitatieveld dat “gepolariseerd” is in de vijfde dimensie.de belangrijkste nieuwigheid van Einstein en Bergmann was om de vijfde dimensie serieus te beschouwen als een fysieke entiteit, in plaats van een excuus om de metrische tensor en elektromagnetische potentiaal te combineren. Maar toen kwamen ze terug en wijzigden de theorie om de vijfdimensionale symmetrie te breken., Hun redenering, zoals Edward Witten suggereerde, was dat de meer symmetrische versie van de theorie het bestaan voorspelde van een nieuw langeafstandsveld, een veld dat zowel massaloos als scalair was, wat een fundamentele wijziging van Einsteins algemene relativiteitstheorie nodig zou hebben. Minkowski-ruimte-en Maxwell-vergelijkingen in vacuüm kunnen worden ingebed in een Vijfdimensionale Riemann-krommingssensor.,
in 1993 stelde de natuurkundige Gerard ’t Hooft het holografische principe voor, dat verklaart dat de informatie over een extra dimensie zichtbaar is als een kromming in een ruimtetijd met één dimensie minder. Bijvoorbeeld, zijn hologrammen driedimensionale beelden die op een tweedimensionale oppervlakte worden geplaatst, die het beeld een kromming geeft wanneer de waarnemer beweegt. Ook in de algemene relativiteitstheorie manifesteert de vierde dimensie zich in waarneembare drie dimensies als het krommingspad van een bewegend infinitesimaal (test) deeltje., ‘T Hooft heeft gespeculeerd dat de vijfde dimensie eigenlijk het ruimtetijdweefsel is.
