Předpověď gravitačních vln

Obecná teorie relativity

Během následujících let Einstein pokračoval v rozpracování detailů speciální teorie relativity. Postupně ho začalo udivovat, jak Newtonova definice gravitace zapadá do jeho teorie.

Einstein si uvědomil, že člověk padající volným pádem k Zemi necítí efekt gravitace, podobně jako kosmonauti ve vesmíru v beztížném stavu. Taktéž si uvědomil, že člověk sedící v rovnoměrně zrychlující raketě bude pociťovat stejné účinky gravitace jako člověk sedící na Zemi.

Einsteinova obecná teorie relativity je založena na myšlence, že na tělesa na Zemi působí stejná gravitační síla jako na tělesa, které jsou vzdálena od jakýchkoliv jiných hmotných těles a rovnoměrně zrychlují. Einstein usoudil, že jelikož tyto síly jsou stejné, také fyzikální zákony musí být pro oba případy stejné. Tohle si vyžadovalo změnu v definici gravitace.

Einstein ukázal, že gravitace není tou "silou", za kterou ji považoval Newton. Vysvětlil, že tělesa jsou navzájem k sobě přitahována, protože těžká tělesa zakřivují časoprostor a ostatní tělesa putují nejkratší možnou cestou po tomto zakřiveném časoprostoru. Matematicky Einstein zjistil, že časoprostor je jako napnutá síť, podobná trampolíně.

Zakřivený prostor kolem předmětu

Představte si kutálející se kouli ve středu trampolíny. Váha koule způsobuje, že trampolína je ve středu prohnutá. Lehké těleso, jako např. tenisový míček na kraji trampolíny, se rozběhne po zakřivené dráze směrem k těžké kouli ve středu - podobně jako planeta obíhající Slunce.

Prohnutí trampolíny pod těžkou koulí znázorňuje, jak těžká tělesa zakřivují časoprostor. Cesta, kterou se pohybuje tenisový míček znázorňuje těleso putující nejkratší možnou cestou po zakřiveném časoprostoru. Newton si myslel, že gravitace je záhadnou sílou působící mezi dvěma objekty, ale Einstein zjistil, že je to zakřivení časoprostoru.

Jednou z předpovědí této teorie je skutečnost, že musí docházet k ohybu světla probíhajícího kolem hmotného objektu. Těžká tělesa ve svém okolí zakřivují prostor a čas a všechno (včetně světla) musí jít po nejkratší cestě tímto časoprostorem.

V roce 1919 tuto předpověď testoval během zatmění Slunce Arthur Eddington, a to měřením ohybu světla hvězd kolem Slunce. Jeho výsledky se shodovaly s Einsteinovou předpovědí. Bylo to první experimentální potvrzení Einsteinovy teorie a okamžitě ho proslavila mezi vědci i veřejností.