Speciale en algemene relativiteitstheorie is een van de meest opmerkelijke prestaties van het menselijk denken. Ze werden geformuleerd aan het begin van de vorige eeuw en maakten deel uit van een enkele doorbraak van de mens in het begrijpen van de aard van de omringende wereld. Er is echter ook een opvallend verschil tussen beide, namelijk dat de eerste theorie, hoewel deze in tegenspraak was met de gebruikelijke ideeën, een logisch gevolg was van de veralgemening van waarnemingsfeiten. De algemene relativiteitstheorie was het product van een gedachte-experiment. In feite was het een echte intellectuele prestatie van zijn maker, de Duitse natuurkundige Albert Einstein.
Albert Einstein publiceerde zijn werk, dat voor het eerst de algemene relativiteitstheorie formuleerde, in 1915. Zoals veel in de moderne natuurkunde, is deze theorie in tegenspraak met onze intuïtieve ideeën over de wereld om ons heen. Ray Dinverno zei: "Echt, de intellectuele sprong die Einstein nodig had om van de speciale relativiteitstheorie naar de algemene relativiteitstheorie te gaan, is een van de grootste in de menselijke geschiedenis…". MezelfEinstein gaf in een brief aan een collega toe: "Ik heb nog nooit met zo'n spanning gewerkt … Vergeleken met de algemene relativiteitstheorie is de oorspronkelijke theorie kinderspel … ".
Volgens de speciale relativiteitstheorie zijn ruimte en tijd geen onafhankelijke entiteiten. Integendeel, het zijn verschillende manifestaties van een enkele ruimte-tijd. De relatie tussen tijd- en ruimtecoördinaten is anders voor referentiekaders die met verschillende snelheden bewegen. Dit leidt er in het bijzonder toe dat twee gebeurtenissen die voor de ene waarnemer gelijktijdig lijken te zijn, voor een andere waarnemer op verschillende tijdstippen kunnen plaatsvinden.
Deze theorie verklaarde echter niet de aard van de aantrekkingskrachten. Dit is wat de algemene relativiteitstheorie deed. Zijn postulaten bevatten, naast de fundamenten van de speciale theorie, de stelling van de onlosmakelijke verbinding tussen materie en ruimte-tijd. Ze zegt dat de zwaartekracht het gevolg is van de kromming van de ruimte rond materiële objecten. Met andere woorden, de materie vertelt de ruimte hoe ze moet buigen, en de ruimte vertelt de materie hoe ze moet bewegen.
Deze theorie geeft dus een compleet beeld waarin ruimte-tijd het theater vormt van het bestaan van materie, en aan de andere kant bepa alt de materie haar eigenschappen.
Algemene relativiteit is de hoeksteen van fundamentele wetenschap. Desondanks kreeg ze pas in 1993 de Nobelprijs. Het werd toegekend aan astrofysici Hulse en Taylor voor het verklaren van de precessie van een binair getalpulsar - een systeem bestaande uit twee neutronensterren. Meer recentelijk, in 2011, werd nog een Nobelprijs toegekend voor de bijdrage van deze theorie aan de kosmologie en de verklaring van de uitdijing van het heelal.
En hoewel de effecten ervan verwaarloosbaar zijn op aarde en in de ruimte nabij de aarde, heeft het zeer belangrijke praktische toepassingen. Waarschijnlijk de belangrijkste daarvan zijn wereldwijde positioneringssystemen, zoals het Amerikaanse GPS en het Russische GLONASS. Zonder rekening te houden met de effecten van de relativiteitstheorie, zouden deze systemen op zijn minst een orde van grootte minder nauwkeurig zijn. Dus als je een GPS-telefoon hebt, werkt de algemene relativiteitstheorie voor jou.
