La relatividad general , también conocida como teoría de la relatividad general , es la teoría geométrica de la gravitación publicada por Albert Einstein en 1915 y es la descripción actual de la gravitación en la física moderna . General de la relatividad generaliza la relatividad especial y refina la ley de la gravitación universal de Newton , que proporciona una descripción unificada de la gravedad como una propiedad geométrica del espacio y el tiempo , o de cuatro dimensiones del espacio-tiempo . En particular, el La curvatura del espacio-tiempo está directamente relacionada con laenergíay elmomentode cualquiermateriayradiaciónpresentes. La relación está especificada por lasecuaciones de campo de Einstein, un sistema deecuaciones diferenciales parciales.
Algunas predicciones de la relatividad general difieren significativamente de las de la física clásica , especialmente en lo que respecta al paso del tiempo, la geometría del espacio, el movimiento de los cuerpos en caída libre y la propagación de la luz. Ejemplos de tales diferencias incluyen la dilatación del tiempo gravitacional , las lentes gravitacionales , el corrimiento al rojo gravitacional de la luz, el retardo de tiempo de Shapiro y las singularidades / agujeros negros . Las predicciones de la relatividad general en relación con la física clásica se han confirmado en todas las observaciones y experimentos hasta la fecha. Aunque la relatividad general no es la únicateoría relativista de la gravedad , es la teoría más simple que es consistente con los datos experimentales . Quedan preguntas sin respuesta, siendo la más fundamental cómo reconciliar la relatividad general con las leyes de la física cuántica para producir una teoría completa y autoconsistente de la gravedad cuántica ; y cómo se puede unificar la gravedad con las tres fuerzas no gravitacionales: fuerzas fuertes , débiles y electromagnéticas .
La teoría de Einstein tiene importantes implicaciones astrofísicas . Por ejemplo, permite la existencia de agujeros negros (regiones del espacio en las que el espacio y el tiempo están distorsionados de tal manera que nada, ni siquiera la luz, puede escapar) como estado final para las estrellas masivas . Existe una amplia evidencia astronómica de agujeros negros. Por ejemplo, los microcuásares y los núcleos galácticos activos son el resultado de la presencia de agujeros negros estelares y agujeros negros supermasivos , respectivamente. La curvatura de la luz por gravedad puede dar lugar al fenómeno de lente gravitacional, en el que aparecen múltiples imágenes del mismo objeto astronómico distante. La relatividad general también predice la existencia deondas gravitacionales , que han sido observadas directamente por la colaboración física LIGO y otros observatorios. Además, la relatividad general es la base de los modelos cosmológicos de un universo en expansión .
Ampliamente reconocida como una teoría de extraordinaria belleza , la relatividad general a menudo se ha descrito como la más hermosa de todas las teorías físicas existentes. [2]
Poco después de publicar la teoría especial de la relatividad en 1905, Einstein comenzó a pensar en cómo incorporar la gravedad en su nuevo marco relativista. En 1907, comenzando con un simple experimento mental que involucraba a un observador en caída libre, se embarcó en lo que sería una búsqueda de ocho años de una teoría relativista de la gravedad. Después de numerosos desvíos y comienzos en falso, su trabajo culminó con la presentación a la Academia de Ciencias de Prusia en noviembre de 1915 de lo que ahora se conoce como las ecuaciones de campo de Einstein, que forman el núcleo de la teoría general de la relatividad de Einstein. [3] Estas ecuaciones especifican cómo la geometría del espacio y el tiempo se ve influenciada por cualquier materia y radiación presentes.[4] Una versión de la geometría no euclidiana , llamada Geometría de Riemann , permitió a Einstein desarrollar la relatividad general al proporcionar el marco matemático clave en el que encajó sus ideas físicas de la gravedad. [5] Esta idea fue señalada por el matemático Marcel Grossmann y publicada por Grossmann y Einstein en 1913. [6]