نسبیت عام
نسبیت عام: نظریهای هندسی برای گرانش است که در سال ۱۹۱۶ توسط اینشتین منتشر شد و توصیف کنونی گرانش در فیزیک نوین است. این نظریه تعمیمی بر نظریه نسبیت خاص و قانون جهانی گرانش نیوتون است که توصیف یکپارچهای از گرانش به عنوان یک ویژگی هندسی فضا و زمان یا فضا–زمان ارائه میدهد.
این نظریه گرانش را به عنوان یک عامل هندسی و نه یک نیرو بررسی میکند. در این نظریه فضا–زمان توسط هندسه ریمانی بررسی میشود. خمش فضازمان مستقیما با انرژی و تکانه کل ماده و تابش موجود متناسب است. این رابطه توسط سیستمی از معادلات دیفرانسیل با مشتقات پارهای به نام معادلات میدان اینشتین نمایش داده میشوند. پایه نظری گرانش در کیهانشناسی، این نظریه و تعمیمهای آن است.
برخی از پیشبینیهای نسبیت عام به میزان قابل توجهی با پیشبینیهای فیزیک کلاسیک تفاوت دارند؛ به ویژه آن دسته از پیشبینیهایی که مرتبط با گذر زمان، هندسه فضا، حرکت اجسام در سقوط آزاد و انتشار نور هستند. پدیدههایی چون اتساع زمان گرانشی، همگرایی گرانشی، انتقال به سرخ گرانشی نور و تاخیر زمانی گرانشی نمونههایی از این تفاوتها هستند. پیشبینیهای نسبیت عام در تمام مشاهدات و آزمایشهایی که تا به امروز انجام شدهاند، تایید شدهاند. نسبیت عام تنها نظریه نسبیتی گرانشی موجود نیست، بلکه سادهترین نظریهای است که با دادههای تجربی همخوانی دارد. هرچند که پرسشهایی هستند که هنوز بیپاسخ ماندهاند و شاید پایهایترین آنها این باشد که چگونه میتوان نسبیت عام را با قوانین فیزیک کوانتومی آشتی داد تا بتوان به نظریهای کامل و خودسازگار برای گرانش کوانتومی دست یافت.
نظریه اینشتین جنبههای اخترفیزیکی مهمی دارد. مثلا این نظریه وجود سیاهچالهها را به عنوان وضعیت پایانی ستارههای بزرگ پیشبینی میکند. شواهد گستردهای موجود است که تابش بسیار شدید منتشر شده از برخی انواع اجسام اخترفیزیکی ناشی از وجود سیاهچالهها است. مثلا ریزاختروشها و هسته کهکشانی فعال، به ترتیب نتیجه وجود سیاهچالههای ستارهوار و سیاهچالههای کلانجرم هستند. خم شدن نور بر اثر گرانش میتواند منجر به پدیده همگرایی گرانشی شود که در اثر آن چندین تصویر از یک جسم اخترفیزیکی دوردست در آسمان دیده میشود. نسبیت عام همچنین وجود امواج گرانشی را پیشبینی میکند که از آن زمان مورد مشاهده غیرمستقیم قرارگرفتند. پروژههایی همچون لیگو و پروژه لیسا ی ناسا با هدف مشاهده مستقیم این امواج گرانشی راهاندازی شدهاند. علاوه بر این نسبیت عام پایه مدلهای رایج کنونی کیهان شناسی فیزیکی، که بر مبنای جهان در حال انبساط هستند، را تشکیل میدهد.