mycket av det tidiga arbetet med femdimensionellt utrymme var i ett försök att utveckla en teori som förenar de fyra grundläggande interaktionerna i naturen: starka och svaga kärnkrafter, gravitation och elektromagnetism. Tysk matematiker Theodor Kaluza och den svenska fysikern Oskar Klein utvecklade självständigt Kaluza-Klein-teorin 1921, som använde den femte dimensionen för att förena gravitation med elektromagnetisk kraft. Även om deras tillvägagångssätt senare visade sig vara åtminstone delvis felaktiga, gav konceptet en grund för ytterligare forskning under det senaste århundradet.,
För att förklara varför denna dimension inte skulle vara direkt observerbar föreslog Klein att den femte dimensionen skulle rullas upp i en liten, kompakt slinga i storleksordningen 10-33 centimeter. Enligt hans resonemang föreställde han sig ljus som en störning orsakad av rippling i den högre dimensionen strax bortom mänsklig uppfattning, som liknar hur fisk i en damm bara kan se skuggor av krusningar över ytan av vattnet som orsakas av regndroppar. Även om det inte är detekterbart skulle det indirekt innebära en koppling mellan till synes orelaterade krafter., Kaluza-Klein-teorin upplevde en väckelse på 1970-talet på grund av framväxten av superstringteori och supergravitation: konceptet att verkligheten består av vibrerande energisträngar, ett postulat endast matematiskt livskraftigt i tio dimensioner eller mer. Superstringteorin utvecklades sedan till ett mer generaliserat tillvägagångssätt som kallas M-teori. M-theory föreslog en potentiellt observerbar extra dimension utöver de tio väsentliga dimensioner som skulle möjliggöra förekomsten av vidskepligheter. De andra 10 dimensionerna komprimeras, eller ”rullas upp”, till en storlek under den subatomiska nivån., Kaluza-Klein-teorin idag ses som väsentligen en gaugeteori, med mätaren som cirkelgruppen.
den femte dimensionen är svår att direkt observera, även om den stora Hadronkollidern ger möjlighet att registrera indirekta bevis på dess existens. Fysiker teoretiserar att kollisioner av subatomiska partiklar i sin tur producerar nya partiklar som ett resultat av kollisionen, inklusive en graviton som flyr från den fjärde dimensionen, eller brane, läcker ut i en femdimensionell bulk., M-teorin skulle förklara gravitationens svaghet i förhållande till naturens andra grundläggande krafter, vilket kan ses, till exempel när man använder en magnet för att lyfta en stift från ett bord — magneten kan enkelt övervinna hela jordens gravitationskraft.
matematiska metoder utvecklades i början av 1900-talet som betraktade den femte dimensionen som en teoretisk konstruktion. Dessa teorier hänvisar till Hilbert space, ett koncept som postulerar ett oändligt antal matematiska dimensioner för att möjliggöra ett obegränsat antal kvanttillstånd., Einstein, Bergmann och Bargmann försökte senare förlänga den fyrdimensionella rymdtiden för allmän relativitet till en extra fysisk dimension för att införliva elektromagnetism, även om de misslyckades. I sin 1938-uppsats var Einstein och Bergmann bland de första som introducerade den moderna uppfattningen att en fyrdimensionell teori, som sammanfaller med Einstein-Maxwell-teorin på långa avstånd, härrör från en femdimensionell teori med fullständig symmetri i alla fem dimensioner., De föreslog att elektromagnetism berodde på ett gravitationsfält som är” polariserat ” i den femte dimensionen.
Einsteins och Bergmanns viktigaste nyhet var att allvarligt överväga den femte dimensionen som en fysisk enhet, snarare än en ursäkt för att kombinera metrisk tensor och elektromagnetisk potential. Men de avgick sedan och ändrade teorin för att bryta sin femdimensionella symmetri., Deras resonemang, som föreslagits av Edward Witten, var att den mer symmetriska versionen av teorin förutspådde förekomsten av ett nytt långväga fält, ett som var både masslöst och skalärt, vilket skulle ha krävt en grundläggande modifiering av Einsteins teori om allmän relativitet. Minkowski space och Maxwells ekvationer i vakuum kan bäddas in i en femdimensionell Riemann krökning tensor.,
1993 lade fysikern Gerard ’ t Hooft fram den holografiska principen, som förklarar att informationen om en extra dimension är synlig som en krökning i en rymdtid med en mindre dimension. Till exempel är Hologram tredimensionella bilder placerade på en tvådimensionell yta, vilket ger bilden en krökning när observatören rör sig. På samma sätt, i allmän relativitet, manifesteras den fjärde dimensionen i observerbara tre dimensioner som krökningsvägen för en rörlig infinitesimal (test) partikel., ’T Hooft har spekulerat att den femte dimensionen är verkligen rymdtid Tyg.
