Теорията на Айнщайн за гравитацията, скоростта на светлината, кривината на пространството
Гравитацията се появи като наука за привличане на тела. До първата половина на 20 век цялата теория на гравитацията се основаваше само на законите на Нютон. Понякога се нарича така - Нютонова гравитация. В началото на 20-ти век са натрупани доста експериментални и теоретични факти, показващи неточността на гравитацията на Нютон.
Експерименталните факти включват например изместването на прегряването на орбитата на Меркурий. Известно е, че орбитата на въртенето на Меркурий около слънцето е елипса, чиято точка най-близо до слънцето се нарича прегряване. Тази елипса не стои неподвижна, а бавно се завърта, като по този начин променя позицията на прегряването. Експерименти, открити в началото на 20-ти век, че прегряването се движи по-бързо, отколкото прогнозират законите на Нютон.
Следният факт може да се отдаде на теоретичните неточности. Както знаете, лифтът със свободно падане е добра инерционна референтна рамка. Всички процеси във всички свободно падащи асансьори са еднакви. Представете си обаче два асансьора, които падат. Единият например в Африка, а другият в Южна Америка. Челата на асансьора ще бъдат инерционни референтни рамки, но един спрямо друг те ще се движат с ускорение. Този факт противоречи на първия закон на Нютон.
В допълнение, теорията на Нютон за гравитацията се основава на концепцията за гравитацията, която е сила на голям обсег: тя действа незабавно на всяко разстояние. Този моментален характер на действието е несъвместим със специалната теория на относителността. В тази теория никоя информация не може да се движи по-бързо от скоростта на светлината във вакуум.
През 20-те години Айнщайн предлага напълно нова теория за гравитацията. В рамките на тази теория се предполага, че гравитационните ефекти се причиняват не от силовото взаимодействие на тела и полета, разположени в пространството-време, а деформация на самото пространство-време, което е свързано по-специално с наличието на масова енергия.
И така, описанието на гравитационното взаимодействие между телата може да бъде сведено до описание на пространството-времето, в което телата се движат. Естествено е да се приеме, че телата се движат по инерция, т.е., така че тяхното ускорение в собствената им референтна рамка е равно на нула. След това траекториите на телата ще бъдат така наречените геодезически линии. Точната дефиниция на геодезическа линия е доста трудна. Нека просто кажем, че за плоско пространство геодезичната линия е просто права линия. Геодезическата линия, например, за земята в Слънчевата система е елипса - това е земната орбита.