Компактифика́ция простра́нства, замыкание гипотетических дополнительных пространственных измерений на самих себя, дающее возможность согласовать их существование с наблюдаемой трёхмерностью пространства при низких энергиях. Используется в теориях физики высоких энергий и гравитации, а также в теории суперструн, в которых предполагается, что размерность пространства больше трёх, а дополнительные измерения образуют компактное многообразие малого размера (например, порядка планковской длины 10^–33 см).

Впервые предложена немецким физиком Т. Калуцей (1921) и шведским физиком О. Клейном (1926) при попытках построить объединённую теорию гравитации и электромагнетизма. Современное представление о компактификации пространства связано в основном с тем, что теория суперструн непротиворечивым образом формулируется как минимум в 10-мерном пространстве-времени. Простейшая (но не единственная) возможность компактификации пространства состоит в том, что (4+n)-мерное пространство-время представляет собой прямое произведение четырёхмерного пространства-времени Минковского и n-мерного многообразия Mⁿ. В квантовой теории поля в таком пространстве-времени волновые функции частиц с наименьшими энергиями не зависят от координат многообразия Mⁿ, поэтому такие частицы распространяются лишь вдоль трёх наблюдаемых измерений, и пространство-время выглядит эффективно четырёхмерным.

Характерным предсказанием теорий с компактификацией пространства является существование большого (формально – бесконечного) количества тяжёлых партнёров известных элементарных частиц. Волновые функции соответствующих им состояний нетривиальным образом зависят от координат многообразия Mⁿ, в результате чего их минимальные энергии оказываются обратно пропорциональными характерному размеру этого многообразия – масштабу компактификации R. Экспериментально такие состояния выглядели бы как новые элементарные частицы с бо́льшими массами, причём другие свойства этих частиц (например, электрические заряды) должны были бы совпадать со свойствами известных частиц. Предсказываемые тяжёлые частицы пока экспериментально не обнаружены; из этого следует ограничение на масштаб компактификации R < 10^–17 см.

Другим вариантом компактификации пространства является представление о том, что известные элементарные частицы удерживаются некоторыми неизвестными пока силами на трёхмерной гиперповерхности (т. н. бране), погружённой в (3+n)-мерное пространство. Эта гиперповерхность и служит наблюдаемым пространством. Его трёхмерность в таком варианте связана с тем, что известные частицы не вылетают в дополнительные измерения, а могут распространяться лишь вдоль этой гиперповерхности. Браны с подобными свойствами действительно предсказываются теорией суперструн. В этом случае дополнительные измерения могут иметь большой и даже бесконечный размер. Выводы таких теорий пока экспериментально не подтверждены.