O que é Relatividade Geral?

A relatividade geral é uma teoria científica que descreve como a matéria, energia, tempo e espaço interagem. Foi publicado pela primeira vez por Albert Einstein em 1917 como uma extensão de sua teoria da relatividade especial. A relatividade geral trata o espaço e o tempo como um único espaço-tempo quadridimensional unificado; sob relatividade geral, a matéria deforma a geometria do espaço-tempo, e as deformações do espaço-tempo fazem com que a matéria se mova, o que vemos como gravidade.

A suposição básica da relatividade geral é que as forças causadas pela gravidade e as forças causadas pela aceleração são equivalentes. Se uma caixa fechada está passando por aceleração, nenhum experimento realizado dentro da caixa pode dizer se a caixa está em repouso dentro de um campo gravitacional ou está sendo acelerada pelo espaço. Este princípio, de que todas as leis físicas são iguais para observadores acelerados e observadores em um campo gravitacional, é conhecido como princípio de equivalência; foi testado experimentalmente com mais de doze casas decimais de precisão.

A consequência mais importante do princípio da equivalência é que o espaço não pode ser euclidiano para todos os observadores. No espaço curvo, como uma folha deformada, as leis normais da geometria nem sempre são válidas. É possível no espaço curvo construir um triângulo cujos ângulos somam mais ou menos que 180 graus ou desenhar duas linhas paralelas que se cruzam. A relatividade especial se torna cada vez mais precisa à medida que a curvatura do espaço-tempo chega a zero; se o espaço-tempo é plano, as duas teorias se tornam idênticas. Como a matéria curva o espaço é calculado usando as equações do campo de Einstein, que assumem a forma G = T; G descreve a curvatura do espaço, enquanto T descreve a distribuição da matéria.

Como o espaço é curvo, os objetos na relatividade geral nem sempre se movem em linhas retas, assim como uma bola não se move em uma linha reta se você a enrolar em um funil. Um objeto em queda livre sempre seguirá o caminho mais curto do ponto A ao ponto B, que não é necessariamente uma linha reta; a linha que viaja é conhecida como geodésica. Vemos os desvios das linhas retas como a influência da “gravidade” - a Terra não se move em linha reta porque o Sol distorce o espaço-tempo nas proximidades da Terra, fazendo-o se mover em uma órbita elíptica.

Como as forças gravitacionais e as forças aceleracionais são totalmente equivalentes, todos os efeitos em um objeto em movimento rápido na relatividade especial também se aplicam a objetos nas profundezas dos campos gravitacionais. Um objeto próximo a uma fonte de gravidade emitirá luz deslocada pelo Doppler, como se estivesse se afastando rapidamente. Objetos próximos a fontes gravitacionais também parecerão ter um tempo mais lento e qualquer luz recebida será dobrada pelo campo. Isso pode fazer com que uma fonte de gravidade forte incline a luz como uma lente, colocando objetos distantes em foco; esse fenômeno é freqüentemente encontrado na astronomia do céu profundo, onde uma galáxia inclina a luz de outra para que várias imagens apareçam.