La relativité générale, également connue sous le nom de théorie de la relativité générale et théorie de la gravité d'Einstein, est la théorie géométrique de la gravitation publiée par Albert Einstein en 1915 et est la description actuelle de la gravitation dans la physique moderne. La relativité générale généralise la relativité restreinte et affine la loi de la gravitation universelle de Newton, fournissant une description unifiée de la gravité en tant que propriété géométrique de l'espace et du temps ou de l'espace-temps à quatre dimensions. En particulier, la courbure de l'espace-temps est directement liée à l'énergie et à l'impulsion de la matière et du rayonnement présents. La relation est spécifiée par les équations de champ d'Einstein, un système d'équations aux dérivées partielles du second ordre.

La loi de la gravitation universelle de Newton, qui décrit la gravité classique, peut être considérée comme une prédiction de la relativité générale pour la géométrie de l'espace-temps presque plate autour des distributions de masse stationnaires. Certaines prédictions de la relativité générale, cependant, vont au-delà de la loi de la gravitation universelle de Newton en physique classique. Ces prédictions concernent le passage du temps, la géométrie de l'espace, le mouvement des corps en chute libre et la propagation de la lumière, et incluent la dilatation gravitationnelle du temps, la lentille gravitationnelle, le redshift gravitationnel de la lumière, le délai de Shapiro et les singularités/noir des trous. Jusqu'à présent, tous les tests de relativité générale se sont avérés en accord avec la théorie. Les solutions dépendant du temps de la relativité générale nous permettent de parler de l'histoire de l'univers et ont fourni le cadre moderne de la cosmologie, menant ainsi à la découverte du Big Bang et du rayonnement de fond cosmique micro-onde. Malgré l'introduction d'un certain nombre de théories alternatives, la relativité générale continue d'être la théorie la plus simple compatible avec les données expérimentales. La réconciliation de la relativité générale avec les lois de la physique quantique reste cependant un problème, car il manque une théorie auto-cohérente de la gravité quantique ; et comment la gravité peut être unifiée avec les trois forces non gravitationnelles fortes, faibles et électromagnétiques.

La théorie d'Einstein a des implications astrophysiques, y compris la prédiction de trous noirs, régions de l'espace dans lesquelles l'espace et le temps sont déformés de telle manière que rien, pas même la lumière, ne peut s'en échapper. Les trous noirs sont l'état final des étoiles massives. On pense que les microquasars et les noyaux galactiques actifs sont des trous noirs stellaires et des trous noirs supermassifs. Il prédit également la lentille gravitationnelle, où la courbure de la lumière se traduit par plusieurs images du même phénomène astronomique distant. D'autres prédictions incluent l'existence d'ondes gravitationnelles, qui ont été observées directement par la collaboration de physique LIGO et d'autres observatoires. De plus, la relativité générale a fourni la base des modèles cosmologiques d'un univers en expansion.

Largement reconnue comme une théorie d'une beauté extraordinaire, la relativité générale a souvent été décrite comme la plus belle de toutes les théories physiques existantes.

Albert Einstein ( EYEN-styne ; allemand : [ˈalbɛʁt ˈʔaɪnʃtaɪn] (écouter) ; 14 mars 1879 - 18 avril 1955) était un physicien théoricien d'origine allemande, largement reconnu comme l'un des plus grands physiciens de tous les temps. Einstein est surtout connu pour avoir développé la théorie de la relativité, mais il a également apporté d'importantes contributions au développement de la théorie de la mécanique quantique. La relativité et la mécanique quantique sont ensemble les deux piliers de la physique moderne. Sa formule d'équivalence masse-énergie E = mc2, qui découle de la théorie de la relativité, a été surnommée "l'équation la plus célèbre du monde". Son travail est également connu pour son influence sur la philosophie des sciences. Il a reçu le prix Nobel de physique de 1921 "pour ses services à la physique théorique, et en particulier pour sa découverte de la loi de l'effet photoélectrique", une étape charnière dans le développement de la théorie quantique. Ses réalisations intellectuelles et son originalité ont fait qu'« Einstein » est devenu synonyme de « génie ». En 1905, une année parfois décrite comme son annus mirabilis (« année miracle »), Einstein a publié quatre articles révolutionnaires. Ceux-ci ont décrit la théorie de l'effet photoélectrique, expliqué le mouvement brownien, introduit la relativité restreinte et démontré l'équivalence masse-énergie. Einstein pensait que les lois de la mécanique classique ne pouvaient plus être conciliées avec celles du champ électromagnétique, ce qui l'a conduit à développer sa théorie restreinte de la relativité. Il a ensuite étendu la théorie aux champs gravitationnels ; il a publié un article sur la relativité générale en 1916, introduisant sa théorie de la gravitation. En 1917, il applique la théorie générale de la relativité pour modéliser la structure de l'univers. Il a continué à traiter des problèmes de mécanique statistique et de théorie quantique, ce qui a conduit à ses explications de la théorie des particules et du mouvement des molécules. Il a également étudié les propriétés thermiques de la lumière et la théorie quantique du rayonnement, qui a jeté les bases de la théorie photonique de la lumière.

Cependant, pendant une grande partie de la dernière partie de sa carrière, il a travaillé sur deux tentatives finalement infructueuses. Tout d'abord, malgré ses grandes contributions à la mécanique quantique, il s'est opposé à ce en quoi elle a évolué, objectant que la nature "ne joue pas aux dés". Deuxièmement, il a tenté de concevoir une théorie du champ unifié en généralisant sa théorie géométrique de la gravitation pour inclure l'électromagnétisme. En conséquence, il est devenu de plus en plus isolé du courant dominant de la physique moderne.

Einstein est né dans l'Empire allemand, mais a déménagé en Suisse en 1895, abandonnant sa nationalité allemande (en tant que sujet du Royaume de Wurtemberg) l'année suivante. En 1897, à l'âge de 17 ans, il s'inscrit au programme de diplôme d'enseignement des mathématiques et de la physique à l'École polytechnique fédérale suisse de Zürich, obtenant son diplôme en 1900. En 1901, il acquiert la nationalité suisse, qu'il conservera pour le reste de sa vie, et en 1903, il obtint un poste permanent à l'Office suisse des brevets à Berne. En 1905, il obtient un doctorat de l'Université de Zurich. En 1914, Einstein s'installe à Berlin afin de rejoindre l'Académie prussienne des sciences et l'Université Humboldt de Berlin. En 1917, Einstein devint directeur du Kaiser Wilhelm Institute for Physics ; il redevient également citoyen allemand, prussien cette fois.

En 1933, alors qu'Einstein est en visite aux États-Unis, Adolf Hitler prend le pouvoir en Allemagne. Einstein, d'origine juive, s'est opposé à la politique du gouvernement nazi nouvellement élu; il s'installe aux États-Unis et devient citoyen américain en 1940. À la veille de la Seconde Guerre mondiale, il approuve une lettre au président Franklin D. Roosevelt l'alertant du potentiel programme d'armes nucléaires allemand et recommandant aux États-Unis d'entreprendre des recherches similaires. Einstein a soutenu les Alliés mais a généralement dénoncé l'idée d'armes nucléaires.