A teoria geral da relatividade de Einstein pode ser resumida em apenas 12 palavras: “O espaço-tempo diz à matéria como se mover; a matéria diz ao espaço-tempo como curvar”.

Mas esta breve descrição do físico John Wheeler esconde uma verdade mais complexa e profunda. Além da teoria quântica, a relatividade geral é um dos dois pilares da física moderna – nossa teoria de trabalho da gravidade e da muito grande, dos planetas, galáxias e do universo como um todo. É uma extensão da teoria especial da relatividade de Einstein – mas tão massiva que levou 10 anos, de 1905 a 1915, para chegar de um ao outro.

A relatividade especial diz-nos que o movimento distorce o espaço e o tempo. O golpe central de Einstein com a relatividade geral foi combinar isso com um princípio observado mais de três séculos antes por Galileu: que a queda de objetos acelerou no mesmo ritmo, independentemente da sua massa. Famosamente, uma pena e um martelo caído da Torre Inclinada de Pisa baterão no chão ao mesmo tempo, uma vez que você descontar a resistência do ar. (Durante a aterragem lunar da Apollo 15 em 1971, o astronauta David Scott confirmou este princípio na lua sem ar.)

Seguindo Galileu, Isaac Newton mostrou que isto só poderia ser verdade se houvesse uma estranha coincidência: a massa inercial, que quantifica a resistência de um corpo à aceleração, deve ser sempre igual à massa gravitacional, que quantifica a resposta de um corpo à gravidade. Não há nenhuma razão óbvia para que isto deva ser assim, mas nenhuma experiência alguma vez fez uma distinção entre estas duas quantidades.

Da mesma forma que tinha usado a velocidade constante da luz para construir a teoria especial da relatividade, Einstein declarou isto como um princípio da natureza: o princípio da equivalência. Armado com isto e com uma nova concepção de espaço e tempo como um “espaço-tempo” entrelaçado, pode construir uma imagem em que a gravidade é apenas uma forma de aceleração. Objetos massivos dobram o espaço-tempo em torno deles, fazendo as coisas parecerem acelerar em direção a eles.

Isso explica por que sentimos um puxão para baixo em direção à Terra e por que a Terra orbita o Sol. Embora a gravidade seja dominante sobre grandes escalas cósmicas e perto de massas muito grandes como planetas ou estrelas, na verdade é de longe a mais fraca das quatro forças conhecidas da natureza – e a única que não é explicada pela teoria quântica.

Teoria quântica e relatividade geral na verdade não se entendem de todo. As duas teorias geralmente funcionam em escalas muito diferentes, portanto isso não é um grande problema. Mas isso nos impede de entender o que aconteceu nos primeiros instantes do big bang, por exemplo, quando o universo era muito pequeno e a gravidade era muito forte. E noutra situação em que os dois colidem – no horizonte de evento de um buraco negro – surgem paradoxos insolúveis.

A grande esperança é que alguma “teoria de tudo” possa um dia unificar a teoria quântica e a relatividade geral – embora tentativas como a teoria das cordas e a gravidade quântica em loop não tenham conseguido até agora chegar aos bens.

A relatividade geral, por sua vez, nunca foi encontrada em falta. A sua previsão de que aglomerações muito densas de massa poderiam empenar o espaço-tempo de tal forma que nem mesmo a luz poderia escapar dela provou ser verdadeira. Agora chamamos esses objetos de “buracos negros”, podemos fotografar os “horizontes de eventos” que os cercam, e estamos bastante confiantes de que há um a ser encontrado no centro de cada galáxia maciça.

Mas talvez o maior triunfo da relatividade geral tenha vindo em 2015, com a descoberta de ondas gravitacionais – ondulações no espaço-tempo causadas pelo movimento de objetos muito maciços. O sinal de dois buracos negros em espiral e de fusão foi um triunfo do trabalho de detective paciente e meticuloso da experiência LIGO Avançada. Richard Webb