Qu'est-ce que la relativité générale?
La relativité générale est une théorie scientifique décrivant l'interaction de la matière, de l'énergie, du temps et de l'espace. Il a été publié pour la première fois par Albert Einstein en 1917 dans le prolongement de sa théorie de la relativité restreinte. La relativité générale traite l’espace et le temps comme un «espace-temps» unifié et unique à quatre dimensions; en relativité générale, la matière déforme la géométrie de l'espace-temps, et des déformations de l'espace-temps font bouger la matière, ce que nous appelons la gravité.
L'hypothèse de base de la relativité générale est que les forces causées par la gravité et les forces causées par l'accélération sont équivalentes. Si une boîte fermée subit une accélération, aucune expérience effectuée dans la boîte ne permet de savoir si la boîte est au repos dans un champ gravitationnel ou si elle est accélérée dans l'espace. Ce principe, selon lequel toutes les lois physiques sont les mêmes pour les observateurs accélérés et les observateurs dans un champ gravitationnel, est appelé principe d'équivalence; il a été testé expérimentalement avec plus de douze décimales de précision.
La conséquence la plus importante du principe d'équivalence est que l'espace ne peut pas être euclidien pour tous les observateurs. Dans un espace courbe, tel qu'une feuille gauchie, les lois de la géométrie normales ne sont pas toujours valables. Il est possible dans un espace courbe de construire un triangle dont les angles totalisent plus ou moins de 180 degrés ou de tracer deux lignes parallèles qui se croisent. La relativité restreinte devient de plus en plus précise à mesure que la courbure de l’espace-temps passe à zéro; si l'espace-temps est plat, les deux théories deviennent identiques. Comment l'espace des courbes de matière est calculé en utilisant les équations du champ d'Einstein, qui prennent la forme G = T; G décrit la courbure de l'espace, tandis que T décrit la distribution de la matière.
Parce que l'espace est courbe, les objets de la relativité générale ne se déplacent pas toujours en ligne droite, tout comme une balle ne se déplacera pas en ligne droite si vous la roulez en entonnoir. Un objet en chute libre suivra toujours le chemin le plus court du point A au point B, qui ne sera pas nécessairement une ligne droite; la ligne qu’elle parcourt est appelée géodésique. Nous considérons les déviations par rapport aux lignes droites comme l’influence de la «gravité» - la Terre ne se déplace pas en ligne droite car le Soleil déforme l’espace-temps au voisinage de la Terre, ce qui la fait se déplacer sur une orbite elliptique.
Comme les forces gravitationnelles et les forces d'accélération sont totalement équivalentes, tous les effets sur un objet en mouvement rapide en relativité restreinte s'appliquent également aux objets situés dans des champs gravitationnels. Un objet proche d'une source de gravité émettra une lumière décalée par Doppler, comme si elle s'éloignait rapidement. Les objets proches de sources gravitationnelles sembleront également ralentir et toute lumière entrante sera courbée par le champ. Cela peut amener une source gravitationnelle forte à plier la lumière comme un objectif, mettant au point des objets distants; Ce phénomène se rencontre souvent dans l'astronomie du ciel profond, où une galaxie plie la lumière d'une autre afin que plusieurs images apparaissent.