Žmonės kasdienę realybę patiria keturiais aspektais: trimis fiziniais matmenimis ir laiku. Pagal Alberto Einšteino reliatyvumo teoriją laikas iš tikrųjų yra ketvirtasis fizinis matmuo, kurio išmatuojamos charakteristikos panašios į kitas tris. Nuolatinė fizikos studijų sritis yra bandymas paaiškinti tiek reliatyvumo teoriją, tiek kvantinę teoriją, kuri valdo tikrovę labai mažu mastu. Keletas pasiūlymų šioje srityje rodo daugiamatės erdvės egzistavimą. Kitaip tariant, gali būti papildomų fizinių matmenų, kurių žmonės negali suvokti.
Mokslas, supantis daugiamatę erdvę, yra toks protu nesuvokiamas, kad net ją tyrinėjantys fizikai to visiškai nesupranta. Gali būti naudinga pradėti nuo trijų stebimų matmenų, kurie atitinka fizinio objekto aukštį, plotį ir ilgį. Einšteinas savo darbe apie bendrąjį reliatyvumą XX amžiaus pradžioje įrodė, kad laikas taip pat yra fizinis matmuo. Tai pastebima tik ekstremaliomis sąlygomis; pavyzdžiui, didžiulė planetinio kūno gravitacija iš tikrųjų gali sulėtinti laiką šalia jo. Pagal šią teoriją sukurtas naujas visatos modelis yra žinomas kaip erdvėlaikis.
Nuo Einšteino eros mokslininkai atrado daug visatos paslapčių, bet ne beveik visas. Pagrindinė studijų sritis – kvantinė mechanika – skirta mokytis apie mažiausias materijos daleles ir jų sąveiką. Šios dalelės elgiasi visiškai kitaip nei stebimos tikrovės materija. Pranešama, kad fizikas Johnas Wheeleris yra pasakęs: „Jei nesate visiškai supainioti kvantinės mechanikos, jūs to nesuprantate. Buvo pasiūlyta, kad daugiamatė erdvė gali paaiškinti keistą šių elementariųjų dalelių elgesį.
Didžiąją XX ir XXI amžių dalį fizikai bandė suderinti Einšteino atradimus su kvantinės fizikos atradimais. Manoma, kad tokia teorija paaiškintų daug to, kas vis dar nežinoma apie visatą, įskaitant menkai suprantamas jėgas, tokias kaip gravitacija. Vienas iš pagrindinių šios teorijos pretendentų yra žinomas kaip superstygų teorija, supersimetrija arba M teorija. Ši teorija, nors ir paaiškina daugelį kvantinės mechanikos aspektų, gali būti teisinga tik tuo atveju, jei tikrovė turi 20, 21 ar net 10 matmenis. Taigi, daugelis fizikų mano, kad daugiamatė erdvė yra tikėtina.
Papildomi šios daugiamatės erdvės matmenys egzistuotų už žmonių gebėjimo juos stebėti. Kai kurie mokslininkai teigia, kad jie yra sulankstyti arba susisukti į stebimus tris matmenis taip, kad jų nebūtų galima pamatyti įprastais metodais. Mokslininkai tikisi, kad jų poveikį bus galima dokumentuoti stebint, kaip elementarios dalelės elgiasi susidūrusios. Pasaulio dalelių greitintuvų laboratorijose, tokiose kaip CERN Europoje, atliekama daugybė eksperimentų, siekiant šių įrodymų. Kitos teorijos teigia suderinančios reliatyvumą ir kvantinę mechaniką nereikalaujančios daugiamatės erdvės egzistavimo; kuri teorija yra teisinga, dar reikia išsiaiškinti.