Gravitationsteori

Gravitationsteori är den delen av fysiken som förklarar hur massor påverkar varandra och hur rumtiden är kopplad till gravitationen. Den beskriver allt från planeters banor till hur ljus böjs i närvaro av massiva objekt och hur universums struktur påverkas av gravitationen. Traditionellt används en klassisk beskrivning för vardagliga situationer och en relativistisk beskrivning för starka gravitationsfält eller höga hastigheter.

Den klassiska beskrivningen är newtons gravitation, där varje kropp dras mot varje annan med en kraft som är proportionell mot produkten av deras massor och omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet: F = G m1 m2 / r^2. Denna teori ger exakta banor i de flesta vardagliga sammanhang och används fortfarande inom ingenjörs- och astronomin.

Den moderna gravitationsteorin är allmän relativitet, vilken Albert Einstein utvecklade och publicerade 1915. Den beskriver gravitation som en konsekvens av kurvaturen i rumtiden orsakad av energi och massa. Fältekvationerna kopplar rumtids geometri till energin och rörelsemängden hos materia och energi. Prediktioner inkluderar ljusböjning, gravitationsrödskifte, tidsfördröjning och banförändringar i starka fält.

Allmän relativitet har prövats i många sammanhang, bland annat genom planetbanor, ljusböjning, gravitationsrödskifte och tidsfördröjningar. Observationer av gravitationsvågor, förutsagda av teorin, genom LIGO och Virgo bekräftades första gången 2015 och har öppnat ett nytt sätt att studera universum.

Nutida forskning syftar till att förena allmän relativitet med kvantmekanik i en teori om kvantgravitation. Kandidater inkluderar strängteori och loop-kvanteori. På kosmologisk skala används gravitationsteorin för att beskriva universums expansion, mörk energi och mörk materia, men många detaljer är fortfarande föremål för forskning.