Учитывая, что в конце XIX века высшие измерения и эфир ассоциировались с духовностью и мистицизмом, неудивительно, что в начале XX века сторонники реальностей за пределами видимого пространства проявляли осторожность. Создавая специальную теорию относительности, которая блестяще разрешила противоречие между предсказаниями ньютоновской и максвелловской физики относительно постоянства скорости света для всех наблюдателей, Эйнштейн полностью устранил нужду в эфире. Вместе с ним он отверг абсолютные пространство и время, заменив их относительными (релятивистскими) категориями. С точки зрения земного наблюдателя, космический корабль, движущийся со скоростью, близкой к скорости света, будет сжиматься вдоль направления своего движения. Часы внутри него, с земной точки зрения, будут идти медленнее. А вместе сокращение длины и замедление времени обеспечивают постоянство скорости света.

Первоначально Эйнштейн также не упоминал о высших размерностях, ограничиваясь традиционными тремя измерениями пространства и одним измерением времени. Сквозной темой его исследований было стремление придерживаться наблюдаемого – в соответствии с философией Маха, работами которого он глубоко восхищался.

В ETH (немецкая аббревиатура Швейцарского федерального технологического института), где Эйнштейн учился и получил диплом физика, его преподаватель математики Герман Минковский, вероятно, чувствовал, что студент не горит энтузиазмом в отношении абстрактной математики. Эйнштейн пропускал многие занятия Минковского. Представьте себе изумление профессора, когда его непутевый студент, с трудом устроившийся после окончания университета на работу в швейцарское патентное бюро, разработал новую революционную теорию природы. К тому времени Минковский переехал в Гёттинген – центр развития представлений о высших размерностях. Там он обнаружил, что может красиво изложить эйнштейновскую специальную теорию относительности – то, как расстояния в пространстве и промежутки времени зависят от скоростей наблюдателей, – объединив пространство и время в единую четырехмерную сущность, названную пространством-временем.

В сентябре 1908 года на восьмидесятом собрании Общества немецких естествоиспытателей и врачей Минковский объявил о своем достижении в весьма экспрессивной манере:

Взгляды на пространство и время, которые я хочу изложить вам, возникли на почве экспериментальной физики, и в этом их сила. Они радикальны. Отныне пространство само по себе и время само по себе обречены превратиться в тени, и только их своеобразный союз сохранит независимую реальность[30].

Рисунок 4. Физик немецкого происхождения Альберт Эйнштейн, пионер квантовой физики и создатель специальной и общей теории относительности. Источник: AIP Emilio Segrè Visual Archives, W. F. Meggers Gallery of Nobel Laureates Collection при содействии Albert Einstein Archives в Hebrew University

В течение нескольких лет Эйнштейн не был впечатлен синтезом Минковского. Эйнштейну казалось, что его бывший лектор без нужды делает простую физику излишне эзотеричной: переписывать теорию относительности на замысловатом математическом языке – все равно, что изложить меню завтрака в придорожной закусочной в форме шекспировского сонета. Формулировка Минковского, без сомнения, казалась ему такой же заумной и бесполезной, как и занятия высшей математикой в ETH. Он высмеял гипотезу Минковского за «излишнюю ученость» и написал вместе со своим соавтором Якобом Лаубом, что она «предъявляет очень высокие требования к читателю в своих математических аспектах»[31].

Кроме того, как и многие ученые, выросшие в конце XIX века, Эйнштейн считал концепцию высших измерений в лучшем случае неуместной абстракцией, а в худшем – прикрытием для псевдонауки. Термин «измерение», по его мнению, заставлял людей содрогаться от ассоциаций со спиритическими сеансами, загробной жизнью и прочим оккультизмом. Эйнштейн был настолько чувствителен к этим сверхъестественным ассоциациям, что позже, когда один из репортеров попросил его объяснить четвертое измерение, он неправильно понял намерение журналиста, рассмеялся и ответил: «Спросите у спиритистов», прежде чем догадаться, что имелось в виду время[32].

Рисунок 5. Немецкий математик Герман Минковский, автор идеи четырехмерного пространства-времени как естественного способа представления специальной теории относительности. Источник: H. A. Lorentz, A. Einstein, H. Minkowski, Das Relativitätsprinzip (1915) с разрешения AIP Emilio Segrè Visual Archives, Born Collection

Однако примерно к 1911 году коллеги убедили Эйнштейна в превосходстве такого способа изложения специальной относительности, и он начал проникаться четырехмерным синтезом Минковского. С этого момента он говорил другим, что нет ничего загадочного или запутанного в приравнивании четвертого измерения и времени. Эйнштейн изменил свою точку зрения, и это была большая удача. Четырехмерная дифференциальная геометрия (раздел высшей математики) сыграла решающую роль в общей теории относительности, которой он в 1915 году предложил заменить ньютоновскую гравитацию. В ней материя и энергия искривляют ткань пространства-времени, управляя тем самым траекториями небесных тел.

Общая теория относительности объясняет, например, почему Земля, захваченная гравитационной ямой Солнца, движется вокруг него по эллиптической орбите. Эта теория также дает смелые предсказания отклонения звездного света массивными объектами, такими как Солнце. Экспедиции, отправленные во время солнечного затмения 1919 года на остров Принсипи у побережья Западной Африки и в бразильский город Собрал, блестяще подтвердили догадку Эйнштейна, которая оказалась точнее прогнозов, основанных на ньютоновской гравитации[33]. Мощный математический аппарат Эйнштейна также произвел революцию в космологии, блестяще смоделировав динамику Вселенной. Теория относительности – как специальная, так и общая – принесла Эйнштейну мировую славу, обеспечила ему пожизненное внимание международной прессы и сделалась предметом обширной переписки с другими учеными, которые стремились развить его работы.