自古以来，人们对宇宙的认知，一直停留在长、宽、高所组成的立体三维空间中。如果以数学方式去诠释这一空间，我们会利用垂直的坐标轴来标定一个物体的位置。
直至近世纪初，物理学的新星——爱因斯坦博士提出性的理论——狭义相对论。这一理论将时间与空间融为一体，赋予了时间在宇宙中第四个维度的身份。
虽然时空被统一了，维度扩展到了四个，但时间和空间依然有着本质的区别。当为狭义相对论构建几何模型时，闵可夫斯基教授将时间坐标进行虚数变换，使用ict来衡量时间维度，其中i代表虚数，ct则是光速在单位时间内穿越的空间距离。
在统一的时间与空间中，尽管它们不是同一概念，但空间依然保持着三维的形态。而当爱因斯坦探索电磁力的统一理论时，数学家卡鲁扎则试图在引力场方程中添加一个额外的空间维度，把时空领域延伸到五维。此举使卡鲁扎发现了五维时空内新增加的方程组，与麦克斯韦电磁学方程组等价，从而广义相对论与电磁理论得以统一。
虽然这是一个引人入胜的设想，但随之而来的疑问是：这第四个空间维度究竟身在何处？我们为何无法察觉到它的存在？而后另一位物理学家奥斯卡·克莱因提出假设：可能第四个空间维度被蜷曲了，若其自身收缩至普朗克长度以下，我们将无法观测到它。于是，以他们二人的名字命名的卡鲁扎-克莱因理论诞生了。
这一理论并不完整。它忽略了自然界的强核力和弱核力两种基本力。随着时间的推移，人们开始尝试从这一五维理论转向超对称理论，不断地在探索和修正中尝试更高维度的空间概念。于是有了更高维度的空间扩展——增加至九维的观念下就能统一所有已知基本力，而不存在无穷大或失去手征性的问题。
而在更高维度的探讨中，一位物理学家爱德华·威腾取得了重要的突破。他建立了十一维的超弦理论，即包含了时间与空间共十一个维度，并以独特的方式结合了五套不同的超弦理论。尽管这一理论似乎完美地统一了所有已知的相互作用力，但它的可证伪性却成为了问题所在。因为目前的技术手段无法验证高维空间的真实存在性，也无法通过引力波等手段进行验证。