Mikä on yleinen suhteellisuusteoria?

Yleinen suhteellisuusteoria (tai lyhyesti yleinen suhteellisuusteoria) on modernin fysiikan keskeinen rakennuspalikka. Se selittää painovoiman perustuen tapaan, jolla avaruus voi ”kaartua”, tai tarkemmin sanottuna se yhdistää painovoiman aika-avaruuden muuttuvaan geometriaan.

Yleisen suhteellisuusteorian historia

Albert Einstein päätyi ”yleiseen” teoriaansa vuonna 1915, kymmenkunta vuotta sen jälkeen, kun hän oli keksinyt ”spesiaalin” suhteellisuusteorian, jossa sovellettiin yleismaailmallista valon nopeutta olettamukseen, jonka mukaan fysiikan lait pysyisivät samanlaisina minkä tahansa tietyn viitekehyksen sisällä.

Kun Einstein yritti soveltaa kiihtyviä massoja erityisteoriaansa, hän huomasi, että massan omaavien kappaleiden on jotenkin vaikutettava ympäröiviin ulottuvuuksiin (aika-avaruuteen) siten, että kappale näyttää toimivan ikään kuin se voisi vetää muita massoja puoleensa.

Aivan kuin materia painaisi avaruusajan kudosta, jossa se istuu, ja loisi ”käyrän”, joka saa muut lähellä olevat aineet liukumaan sitä kohti.

Yleisen suhteellisuusteorian merkitys

Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian matemaattiset yhtälöt, jotka on testattu kerta toisensa jälkeen, ovat tällä hetkellä tarkin tapa ennustaa gravitaatiovuorovaikutukset, korvaten Isaac Newtonin useita vuosisatoja aiemmin kehittämät yhtälöt.

Niin käyttökelpoisia kuin ne ovatkin, toistaiseksi meillä ei ole vastaavaa kvanttikenttäteorioissa merkittävien yhteensopimattomuuksien vuoksi. Esimerkiksi kvanttimekaniikassa on tapoja ottaa huomioon äärettömyyden kaltaiset käsitteet, mutta jos yritämme tehdä saman yleisen suhteellisuusteorian kanssa, matematiikka johtaa ennusteisiin, joissa ei ole mitään järkeä.

Kvanttifysiikan ”version” kehittäminen yleisestä suhteellisuusteoriasta on edelleen nykyfysiikan jatkuva tavoite.