A relatividade geral, também conhecida como teoria geral da relatividade e teoria da gravidade de Einstein, é a teoria geométrica da gravitação publicada por Albert Einstein em 1915 e é a descrição atual da gravitação na física moderna. A relatividade geral generaliza a relatividade especial e refina a lei da gravitação universal de Newton, fornecendo uma descrição unificada da gravidade como uma propriedade geométrica do espaço e do tempo ou espaço-tempo quadridimensional. Em particular, a curvatura do espaço-tempo está diretamente relacionada à energia e ao momento de qualquer matéria e radiação presentes. A relação é especificada pelas equações de campo de Einstein, um sistema de equações diferenciais parciais de segunda ordem.

A lei da gravitação universal de Newton, que descreve a gravidade clássica, pode ser vista como uma previsão da relatividade geral para a geometria do espaço-tempo quase plana em torno de distribuições de massa estacionárias. Algumas previsões da relatividade geral, no entanto, estão além da lei da gravitação universal de Newton na física clássica. Essas previsões dizem respeito à passagem do tempo, à geometria do espaço, ao movimento dos corpos em queda livre e à propagação da luz, e incluem dilatação do tempo gravitacional, lente gravitacional, desvio gravitacional para o vermelho da luz, atraso de tempo de Shapiro e singularidades/preto. furos. Até agora, todos os testes de relatividade geral mostraram estar de acordo com a teoria. As soluções dependentes do tempo da relatividade geral nos permitem falar sobre a história do universo e forneceram a estrutura moderna para a cosmologia, levando à descoberta do Big Bang e da radiação cósmica de fundo em micro-ondas. Apesar da introdução de várias teorias alternativas, a relatividade geral continua a ser a teoria mais simples consistente com dados experimentais. A reconciliação da relatividade geral com as leis da física quântica continua sendo um problema, pois falta uma teoria autoconsistente da gravidade quântica; e como a gravidade pode ser unificada com as três forças não gravitacionais - forças fortes, fracas e eletromagnéticas.

A teoria de Einstein tem implicações astrofísicas, incluindo a previsão de buracos negros regiões do espaço nas quais o espaço e o tempo são distorcidos de tal forma que nada, nem mesmo a luz, pode escapar deles. Os buracos negros são o estado final das estrelas massivas. Acredita-se que microquasares e núcleos galácticos ativos sejam buracos negros estelares e buracos negros supermassivos. Ele também prevê lentes gravitacionais, onde a curvatura da luz resulta em várias imagens do mesmo fenômeno astronômico distante. Outras previsões incluem a existência de ondas gravitacionais, que foram observadas diretamente pela colaboração física LIGO e outros observatórios. Além disso, a relatividade geral forneceu a base de modelos cosmológicos de um universo em expansão.

Amplamente reconhecida como uma teoria de extraordinária beleza, a relatividade geral tem sido frequentemente descrita como a mais bela de todas as teorias físicas existentes.

Albert Einstein (EYEN-styne; alemão: [ˈalbɛʁt ʔaɪnʃtaɪn] (ouvir); 14 de março de 1879 - 18 de abril de 1955) foi um físico teórico nascido na Alemanha, amplamente reconhecido como um dos maiores físicos de todos os tempos. Einstein é mais conhecido por desenvolver a teoria da relatividade, mas também fez importantes contribuições para o desenvolvimento da teoria da mecânica quântica. A relatividade e a mecânica quântica são juntos os dois pilares da física moderna. Sua fórmula de equivalência massa-energia E = mc2, que surge da teoria da relatividade, foi apelidada de "a equação mais famosa do mundo". Seu trabalho também é conhecido por sua influência na filosofia da ciência. Ele recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1921 "por seus serviços à física teórica, e especialmente por sua descoberta da lei do efeito fotoelétrico", um passo fundamental no desenvolvimento da teoria quântica. Suas realizações intelectuais e originalidade resultaram em "Einstein" tornando-se sinônimo de "gênio". Em 1905, um ano às vezes descrito como seu annus mirabilis ("ano milagroso"), Einstein publicou quatro artigos inovadores. Estes delinearam a teoria do efeito fotoelétrico, explicaram o movimento browniano, introduziram a relatividade especial e demonstraram a equivalência massa-energia. Einstein pensava que as leis da mecânica clássica não podiam mais ser conciliadas com as do campo eletromagnético, o que o levou a desenvolver sua teoria da relatividade especial. Ele então estendeu a teoria aos campos gravitacionais; ele publicou um artigo sobre a relatividade geral em 1916, apresentando sua teoria da gravitação. Em 1917, ele aplicou a teoria geral da relatividade para modelar a estrutura do universo. Ele continuou a lidar com problemas de mecânica estatística e teoria quântica, o que o levou a explicar a teoria das partículas e o movimento das moléculas. Ele também investigou as propriedades térmicas da luz e a teoria quântica da radiação, que lançou as bases da teoria dos fótons da luz.

No entanto, durante grande parte da última parte de sua carreira, ele trabalhou em dois empreendimentos malsucedidos. Primeiro, apesar de suas grandes contribuições para a mecânica quântica, ele se opôs ao que ela evoluiu, objetando que a natureza "não joga dados". Em segundo lugar, ele tentou conceber uma teoria de campo unificada generalizando sua teoria geométrica da gravitação para incluir o eletromagnetismo. Como resultado, ele se tornou cada vez mais isolado da corrente principal da física moderna.

Einstein nasceu no Império Alemão, mas mudou-se para a Suíça em 1895, abandonando sua cidadania alemã (como súdito do Reino de Württemberg) no ano seguinte. Em 1897, aos 17 anos, matriculou-se no programa de diploma de ensino de matemática e física na escola politécnica federal suíça de Zurique, graduando-se em 1900. Em 1901, adquiriu a cidadania suíça, que manteve pelo resto de sua vida, e em 1903 ele conseguiu um cargo permanente no Escritório Suíço de Patentes em Berna. Em 1905, ele recebeu um PhD pela Universidade de Zurique. Em 1914, Einstein mudou-se para Berlim para ingressar na Academia Prussiana de Ciências e na Universidade Humboldt de Berlim. Em 1917, Einstein tornou-se diretor do Instituto Kaiser Wilhelm de Física; ele também se tornou um cidadão alemão novamente, desta vez prussiano.

Em 1933, enquanto Einstein visitava os Estados Unidos, Adolf Hitler chegou ao poder na Alemanha. Einstein, de origem judaica, opôs-se às políticas do recém-eleito governo nazista; estabeleceu-se nos Estados Unidos e tornou-se cidadão americano em 1940. Às vésperas da Segunda Guerra Mundial, endossou uma carta ao presidente Franklin D. Roosevelt alertando-o para o potencial programa alemão de armas nucleares e recomendando que os EUA iniciassem pesquisas semelhantes. Einstein apoiou os Aliados, mas em geral denunciou a ideia de armas nucleares.