Однако для повседневных целей мы представляем Вселенную в трех измерениях пространства (север-юг, восток-запад, вверх-вниз) и одном измерении времени (прошлое-будущее). В этом случае пятое измерение будет дополнительным измерением пространства.
Такое измерение независимо друг от друга предложили физики Оскар Клейн и Теодор Калуца в 1920-х годах. Они были вдохновлены теорией гравитации Эйнштейна, которая показала, что масса искривляет четырехмерное пространство-время.
Поскольку мы не можем воспринимать четыре измерения, мы приписываем движение в присутствии массивного тела, такого как планета «силе» гравитации.
Может ли другая известная в то время сила (электромагнитная сила) быть объяснена кривизной дополнительного измерения пространства? Калуца и Кляйн обнаружили, что это возможно.
Но поскольку электромагнитная сила в 1040 раз сильнее силы тяжести, кривизна дополнительного измерения должна была быть настолько велика, что она была бы свернута в малюсенькое колечко намного меньше атома, и ее было бы невозможно заметить.
Когда частица, такая как электрон, путешествует в невидимом для нас пространстве, она будет вращаться вокруг пятого измерения, как хомяк в колесе.
Пятимерной теории Калуцы и Клейна был нанесен серьезный удар в результате открытия еще двух фундаментальных сил, действующих в области атомного ядра: сильного и слабого ядерных взаимодействий .
Но идея о том, что дополнительные измерения объясняют силы, была возрождена полвека спустя сторонниками «теории струн», которая рассматривает фундаментальные строительные блоки Вселенной не как частицы, а как крошечные «струны» массы-энергии. Чтобы имитировать все четыре силы, струны вибрируют в 10-мерном пространстве-времени, причем шесть пространственных измерений свернуты в размер намного меньше атома.
Теория струн породила идею о том, что наша Вселенная может быть трехмерным островом или «браной» (гипотетический фундаментальный многомерный физический объект размерности меньшей, чем размерность пространства, в котором он находится), плавающей в 10-мерном пространстве-времени.
Это открыло интригующую возможность объяснить, почему гравитация настолько слаба по сравнению с тремя другими фундаментальными силами. В то время как силы прикреплены к бране, согласно идее, гравитация просачивается в шесть дополнительных пространственных измерений, чрезвычайно ослабляя свою силу на бране.
Есть способ получить большее пятое измерение, которое изогнуто таким образом, что мы его не видим, и это было предложено физиками Лизой Рэндалл и Раманом Сундрамом в 1999 году. Дополнительное пространственное измерение могло бы даже объяснить одно из великих космических загадок: идентичность «темной материи», невидимого вещества, которое, кажется, перевешивает видимые звезды и галактики в шесть раз.
В 2021 году группа физиков из Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце, Германия, предположила, что гравитация неизвестных до сих пор частиц, распространяющихся в скрытом пятом измерении, может проявиться в нашей четырехмерной Вселенной как дополнительная гравитация, которую мы в настоящее время приписываем темной материи.
Стоит отметить, что нет недостатка в возможных кандидатах на темную материю, включая субатомные частицы, известные как аксионы, черные дыры и материю обратного времени из будущего!
