Общая теория относительности, также известная как общая теория относительности и теория гравитации Эйнштейна, представляет собой геометрическую теорию гравитации, опубликованную Альбертом Эйнштейном в 1915 году, и является текущим описанием гравитации в современной физике. Общая теория относительности обобщает специальную теорию относительности и уточняет закон всемирного тяготения Ньютона, обеспечивая единое описание гравитации как геометрического свойства пространства и времени или четырехмерного пространства-времени. В частности, кривизна пространства-времени напрямую связана с энергией и импульсом любой материи и излучения. Отношение определяется уравнениями поля Эйнштейна, системой дифференциальных уравнений в частных производных второго порядка.

Закон всемирного тяготения Ньютона, описывающий классическую гравитацию, можно рассматривать как предсказание общей теории относительности для почти плоской геометрии пространства-времени вокруг стационарного распределения масс. Однако некоторые предсказания общей теории относительности выходят за рамки закона всемирного тяготения Ньютона в классической физике. Эти предсказания касаются течения времени, геометрии пространства, движения тел при свободном падении и распространения света и включают гравитационное замедление времени, гравитационное линзирование, гравитационное красное смещение света, временную задержку Шапиро и сингулярности/черные отверстия. До сих пор было показано, что все тесты общей теории относительности согласуются с теорией. Зависящие от времени решения общей теории относительности позволяют нам говорить об истории Вселенной и обеспечивают современную основу для космологии, что привело к открытию Большого взрыва и космического микроволнового фонового излучения. Несмотря на введение ряда альтернативных теорий, общая теория относительности продолжает оставаться самой простой теорией, согласующейся с экспериментальными данными. Однако согласование общей теории относительности с законами квантовой физики остается проблемой, поскольку отсутствует непротиворечивая теория квантовой гравитации; и как гравитация может быть объединена с тремя негравитационными силами: сильной, слабой и электромагнитной.

Теория Эйнштейна имеет астрофизические последствия, включая предсказание черных дыр — областей пространства, в которых пространство и время искажены таким образом, что ничто, даже свет, не может выйти из них. Черные дыры — это конечное состояние массивных звезд. Микроквазары и активные ядра галактик считаются звездными черными дырами и сверхмассивными черными дырами. Он также предсказывает гравитационное линзирование, при котором искривление света приводит к множественным изображениям одного и того же далекого астрономического явления. Другие предсказания включают существование гравитационных волн, которые наблюдались непосредственно физическим объединением LIGO и другими обсерваториями. Кроме того, общая теория относительности послужила основой для космологических моделей расширяющейся Вселенной.

Общепризнанная теория исключительной красоты, общая теория относительности часто описывается как самая красивая из всех существующих физических теорий.

Альберт Эйнштейн ( EYEN-styne ; немецкий: [ˈalbɛʁt ˈʔaɪnʃtaɪn] (слушай); 14 марта 1879 г. - 18 апреля 1955 г.) был физиком-теоретиком немецкого происхождения, широко признанным одним из величайших физиков всех времен. Эйнштейн наиболее известен разработкой теории относительности, но он также внес важный вклад в развитие теории квантовой механики. Теория относительности и квантовая механика вместе составляют два столпа современной физики. Его формула эквивалентности массы и энергии E = mc2, вытекающая из теории относительности, была названа «самым известным уравнением в мире». Его работы также известны своим влиянием на философию науки. Он получил Нобелевскую премию по физике 1921 года «за заслуги перед теоретической физикой и особенно за открытие закона фотоэлектрического эффекта», что стало поворотным шагом в развитии квантовой теории. Его интеллектуальные достижения и оригинальность привели к тому, что «Эйнштейн» стал синонимом «гениальности». В 1905 году, год, который иногда называют его annus mirabilis («чудесный год»), Эйнштейн опубликовал четыре новаторских статьи. Они изложили теорию фотоэффекта, объяснили броуновское движение, ввели специальную теорию относительности и продемонстрировали эквивалентность массы и энергии. Эйнштейн считал, что законы классической механики больше нельзя согласовать с законами электромагнитного поля, что привело его к разработке специальной теории относительности. Затем он распространил теорию на гравитационные поля; в 1916 году он опубликовал статью по общей теории относительности, в которой представил свою теорию гравитации. В 1917 году он применил общую теорию относительности для моделирования структуры Вселенной. Он продолжал заниматься проблемами статистической механики и квантовой теории, что привело к его объяснениям теории частиц и движения молекул. Он также исследовал тепловые свойства света и квантовую теорию излучения, заложившую основу фотонной теории света.

Однако на протяжении большей части более поздней части своей карьеры он работал над двумя в конечном итоге безуспешными попытками. Во-первых, несмотря на его большой вклад в квантовую механику, он выступал против того, во что она превратилась, возражая, что природа «не играет в кости». Во-вторых, он попытался разработать единую теорию поля, обобщив свою геометрическую теорию гравитации, включив в нее электромагнетизм. В результате он все больше изолировался от основного течения современной физики.

Эйнштейн родился в Германской империи, но переехал в Швейцарию в 1895 году, отказавшись от своего немецкого гражданства (как подданного королевства Вюртемберг) в следующем году. В 1897 году, в возрасте 17 лет, он поступил на диплом преподавателя математики и физики в Швейцарской федеральной политехнической школе в Цюрихе, которую окончил в 1900 году. В 1901 году он получил швейцарское гражданство, которое сохранил до конца своей жизни. а в 1903 году он получил постоянную должность в Швейцарском патентном бюро в Берне. В 1905 году Цюрихский университет присвоил ему степень доктора философии. В 1914 году Эйнштейн переехал в Берлин, чтобы поступить в Прусскую академию наук и Берлинский университет имени Гумбольдта. В 1917 году Эйнштейн стал директором Физического института кайзера Вильгельма; он также снова стал гражданином Германии, на этот раз прусским.

В 1933 году, когда Эйнштейн находился с визитом в США, к власти в Германии пришел Адольф Гитлер. Эйнштейн, еврей по происхождению, возражал против политики новоизбранного нацистского правительства; он поселился в Соединенных Штатах и ​​стал американским гражданином в 1940 году. Накануне Второй мировой войны он подписал письмо президенту Франклину Д. Рузвельту, в котором предупреждал его о потенциальной программе создания ядерного оружия Германией и рекомендовал США начать аналогичные исследования. Эйнштейн поддерживал союзников, но в целом осуждал идею ядерного оружия.