Limitaciones de la gravitación de Newton
La ley de la gravitación universal de Newton predice de forma precisa muchas de las cosas que vemos en nuestro sistema solar. No obstante, muchos fenómenos han demostrado una discrepancia con respecto a las predicciones de las leyes de Newton, incluida la órbita de Mercurio y el efecto que la gravedad tiene en la luz.
La «velocidad» de la gravitación
Además, Newton asumió inherentemente que la gravitación es una fuerza de acción a distancia. Es decir, sin contacto físico, cualquier cambio en la posición de una masa se comunica de forma instantánea a todas las otras masas. Este supuesto no proviene de ningún principio; simplemente, la teoría de Newton no se ocupa de esta cuestión. La teoría de la relatividad especial de Einstein desechó el supuesto de la acción a distancia (el límite de velocidad del universo es la velocidad de la luz), y en 1915 publicó la teoría de la relatividad general.
Relatividad general
La relatividad general es una teoría de la geometría del espacio-tiempo y de la forma en que la masa y la aceleración distorsionan ese espacio-tiempo e interactúan con él (consulta la Figura 1).
Figura 1: Una masa más pequeña orbita alrededor del espacio-tiempo distorsionado de una masa mayor. De hecho, toda masa o energía distorsiona el espacio-tiempo.
No es una teoría de fuerzas gravitacionales. En el caso de campos gravitatorios débiles, el resultado de la relatividad general no difiere significativamente de la ley de gravitación de Newton. Sin embargo, en el caso de campos gravitatorios intensos, los resultados difieren, y la relatividad general ha demostrado predecir los resultados correctos. Aun en el relativamente débil campo gravitatorio de nuestro Sol a la distancia de la órbita de Mercurio, podemos observar este efecto. Las órbitas elípticas de Mercurio se han medido con esmero desde mediados del siglo XIX. A pesar de ser elíptico, su movimiento es complicado. No obstante, la relatividad general predice correctamente esas mediciones. Desde entonces, muchas mediciones, como la desviación de la luz de los objetos distantes por el Sol, han demostrado que la relatividad general predice las observaciones de manera correcta.