Relativitas umum adalah teori ilmiah yang menjelaskan bagaimana materi, energi, waktu, dan ruang berinteraksi. Ini pertama kali diterbitkan oleh Albert Einstein pada tahun 1917 sebagai perpanjangan dari teori relativitas khusus. Relativitas umum memperlakukan ruang dan waktu sebagai “ruang-waktu” empat dimensi tunggal; di bawah relativitas umum, materi merusak geometri ruang-waktu, dan deformasi ruang-waktu menyebabkan materi bergerak, yang kita lihat sebagai gravitasi.
Asumsi dasar relativitas umum adalah bahwa gaya yang disebabkan oleh gravitasi dan gaya yang disebabkan oleh percepatan adalah setara. Jika sebuah kotak tertutup mengalami percepatan, tidak ada eksperimen yang dilakukan di dalam kotak yang dapat mengetahui apakah kotak tersebut diam dalam medan gravitasi, atau sedang dipercepat melalui ruang. Prinsip ini, bahwa semua hukum fisika adalah sama untuk pengamat yang dipercepat dan pengamat dalam medan gravitasi, dikenal sebagai prinsip ekivalensi; itu telah diuji secara eksperimental ke lebih dari dua belas tempat desimal akurasi.
Konsekuensi terpenting dari prinsip ekivalensi adalah bahwa ruang tidak dapat menjadi Euclidean bagi semua pengamat. Dalam ruang melengkung, seperti lembaran melengkung, hukum normal geometri tidak selalu berlaku. Di ruang melengkung dimungkinkan untuk membuat segitiga yang sudutnya berjumlah lebih atau kurang dari 180 derajat, atau menggambar dua garis sejajar yang berpotongan. Relativitas khusus menjadi lebih dan lebih akurat ketika kelengkungan ruang-waktu menjadi nol; jika ruangwaktu datar, kedua teori menjadi identik. Bagaimana materi melengkungkan ruang dihitung menggunakan persamaan medan Einstein, yang berbentuk G = T; G menggambarkan kelengkungan ruang, sedangkan T menggambarkan distribusi materi.
Karena ruang melengkung, benda-benda dalam relativitas umum tidak selalu bergerak dalam garis lurus, seperti halnya bola tidak akan bergerak dalam garis lurus jika Anda menggelindingkannya ke dalam corong. Benda yang jatuh bebas akan selalu menempuh jalur terpendek dari titik A ke titik B, yang belum tentu merupakan garis lurus; garis yang dilaluinya dikenal sebagai geodesik. Kami melihat penyimpangan dari garis lurus sebagai pengaruh “gravitasi” – Bumi tidak bergerak dalam garis lurus karena Matahari membelokkan ruang-waktu di sekitar Bumi, membuatnya bergerak dalam orbit elips.
Karena gaya gravitasi dan gaya percepatan sepenuhnya setara, semua efek pada objek yang bergerak cepat dalam relativitas khusus juga berlaku untuk objek yang jauh di dalam medan gravitasi. Sebuah objek yang dekat dengan sumber gravitasi akan memancarkan cahaya yang digeser Doppler, seolah-olah sedang melaju kencang. Objek yang dekat dengan sumber gravitasi juga akan tampak melambat, dan setiap cahaya yang masuk akan dibelokkan oleh medan. Hal ini dapat menyebabkan sumber gravitasi yang kuat membelokkan cahaya seperti lensa, membawa objek yang jauh menjadi fokus; Fenomena ini sering ditemukan dalam astronomi langit dalam, di mana satu galaksi akan membelokkan cahaya dari galaksi lain sehingga muncul banyak gambar.