Teorias propostas pelo físico Albert Einstein que revolucionam a física no século XX. As duas teorias: da Relatividade Restrita e da Relatividade Geral – sustentam a noção de que não há movimentos absolutos no Universo, apenas relativos. Para Einstein, o Universo não é plano como na geometria, nem o tempo é absoluto, mas ambos se combinam em um espaço-tempo curvo. Enquanto para a geometria clássica a menor distância entre dois pontos é a reta, na teoria de Einstein é a linha curva.
Na verdade, as duas teorias formam uma só, mas são apresentadas por Einstein em momentos diferentes. A Teoria da Relatividade Restrita é proposta em 1905. Com base nela são postulados o princípio da relatividade – isto é, que as leis físicas são as mesmas em todos os sistemas de referência inerciais – e o princípio da constância da luz. De acordo com a relatividade restrita, se dois sistemas se movem de modo uniforme em relação um ao outro, é impossível determinar algo sobre seu movimento, a não ser que ele é relativo. Isso se deve ao fato de a velocidade da luz no vácuo ser constante, sem depender da velocidade de sua fonte ou de quem observa.
Com isso se verifica que massa e energia são intercambiáveis – o que resulta na equação mais famosa do século: E = mc² (energia, “E”, é igual à massa, “m”, multiplicada pelo quadrado da velocidade da luz, “c²”). Um dos empregos dessa fórmula é na energia nuclear, seja em reatores para produzir eletricidade, seja em armas nucleares. Uma massa pequena de urânio ou plutônio, de alguns quilos, basta para produzir uma bomba capaz de destruir uma cidade, pois a quantidade “E” equivale a “m” multiplicado pelo quadrado de 300 mil km/s.
Também se depreendem da relatividade restrita fenômenos de que o senso comum duvida: para um observador parado, um relógio em movimento parece andar mais devagar do que um relógio estacionário, ou a massa de um objeto aumentar com sua velocidade. A Teoria da Relatividade Geral , de 1916, amplia os conceitos a outros sistemas, como os sistemas de referência acelerados, e às interações gravitacionais entre a matéria. Einstein explica essas interações como resultado da influência dos corpos – como os planetas – na geometria do espaço-tempo curvo (um espaço de quatro dimensões, sendo a quarta, o tempo). A confirmação prática disso vem em 1919, quando é possível notar a curvatura da luz das estrelas ao passar perto do Sol durante um eclipse solar .
Esta Teoria, desenvolvida matematicamente por Einstein, leva a conclusões tais como: (1) velocidade da luz no vácuo é constante e independe da velocidade relativa da origem e do observador ; (2) a velocidade da luz é um máximo que a velocidade de um corpo material nunca poderá atingir; (3) as formas matemáticas das leis da Física são invariáveis em todos os sistemas inertes; (4) a massa de um corpo depende da sua velocidade, ou seja, existe equivalência de massa e energia e de mudança de massa, dimensão e tempo com o aumento de velocidade; (5) o tempo é uma quarta dimensão, relativa ao espaço ” Uma extensão da teoria de Einstein inclui gravitação e o fenômeno da aceleração relativa.
A compreensão moderna do Buraco Negro é toda baseada na Teoria da Relatividade Geral. O buraco negro é formado a partir dos restos da explosão de uma estrela com massa dezenas de vezes superior à do Sol. Esse processo ocorre quando a estrela esgota seu combustível termonuclear interno, passando a se contrair e elevar intensamente a temperatura. O resultado é uma grande explosão e resíduos extremamente condensados. Caso essa massa remanescente seja superior a duas ou três vezes a massa do Sol, a sua densidade passa a crescer indefinidamente. O campo gravitacional criado torna-se tão forte que não deixaria nenhum tipo de radiação escapar, caracterizando o buraco negro .
