Teoria generală a relativității a lui Einstein poate fi rezumată în doar 12 cuvinte: „Spațiul-timp îi spune materiei cum să se miște; materia îi spune spațiu-timpului cum să se curbeze”.

Dar această scurtă descriere a fizicianului John Wheeler ascunde un adevăr mai complex și mai profund. Pe lângă teoria cuantică, relativitatea generală este unul dintre cei doi piloni ai fizicii moderne – teoria noastră de lucru a gravitației și a lucrurilor foarte mari, a planetelor, galaxiilor și a universului ca întreg. Este o extensie a teoriei relativității speciale a lui Einstein – dar una atât de masivă încât i-a luat 10 ani, din 1905 până în 1915, pentru a ajunge de la una la cealaltă.

Relativitatea specială ne spune că mișcarea deformează spațiul și timpul. Lovitura centrală a lui Einstein cu relativitatea generală a fost să combine acest lucru cu un principiu observat cu peste trei secole mai devreme de Galileo: că obiectele în cădere se accelerează cu aceeași viteză indiferent de masa lor. Este celebru faptul că o pană și un ciocan aruncate de pe Turnul Înclinat din Pisa vor lovi solul în același timp, odată ce nu se ia în considerare rezistența aerului. (În timpul aselenizării Apollo 15 din 1971, astronautul David Scott a confirmat acest principiu pe luna fără aer.)

În urma lui Galileo, Isaac Newton a arătat că acest lucru ar putea fi adevărat numai dacă s-ar menține o coincidență ciudată: masa inerțială, care cuantifică rezistența unui corp la accelerație, trebuie să fie întotdeauna egală cu masa gravitațională, care cuantifică răspunsul unui corp la gravitație. Nu există niciun motiv evident pentru care acest lucru ar trebui să fie așa, însă niciun experiment nu a reușit vreodată să despartă aceste două cantități.

În același mod în care a folosit viteza constantă a luminii pentru a construi teoria specială a relativității, Einstein a declarat că acesta este un principiu al naturii: principiul echivalenței. Înarmați cu acesta și cu o nouă concepție despre spațiu și timp ca un „spațiu-timp” întrepătruns, puteți construi o imagine în care gravitația este doar o formă de accelerație. Obiectele masive curbează spațiul-timp în jurul lor, făcând ca lucrurile să pară să accelereze spre ele.

Acesta explică de ce simțim o atracție în jos spre Pământ și de ce Pământul orbitează în jurul Soarelui. Deși gravitația este dominantă la scări cosmice mari și în apropierea unor mase foarte mari, cum ar fi planetele sau stelele, este de fapt de departe cea mai slabă dintre cele patru forțe cunoscute ale naturii – și singura care nu este explicată de teoria cuantică.

Teoria cuantică și relativitatea generală, de fapt, nu se înțeleg deloc. Cele două teorii lucrează în general la scări foarte diferite, așa că nu este o problemă uriașă. Dar ne împiedică să înțelegem ce s-a întâmplat în primele instanțe ale big bang-ului, de exemplu, când universul era foarte mic și gravitația era foarte puternică. Iar într-o altă situație în care cele două se ciocnesc – la orizontul de evenimente al unei găuri negre – apar paradoxuri de nerezolvat.

Marea speranță este că o „teorie a tuturor lucrurilor” ar putea unifica într-o zi teoria cuantică și relativitatea generală – deși încercări precum teoria corzilor și gravitația cuantică cu bucle nu au reușit până acum să dea roade.

Între timp, relativitatea generală nu a fost niciodată găsită deficitară. Predicția sa conform căreia aglomerațiile foarte dense de masă ar putea deforma spațiul-timp atât de mult încât nici măcar lumina nu ar putea scăpa din ele s-a dovedit a fi adevărată. Acum numim aceste obiecte „găuri negre”, putem fotografia „orizonturile evenimentelor” care le înconjoară și suntem destul de încrezători că există una în centrul fiecărei galaxii masive.

Dar poate cel mai mare triumf al relativității generale a venit în 2015, odată cu descoperirea undelor gravitaționale – ondulații în spațiu-timp cauzate de mișcarea unor obiecte foarte masive. Semnalul a două găuri negre care se unesc în spirală și fuzionează a fost un triumf al muncii de detectiv minuțioase și răbdătoare a experimentului Advanced LIGO. Richard Webb