알베르트 아인슈타인이 1907년 등가원리 착상에서 출발해 1915년 최종 중력장 방정식을 완성하고 1916년 종합 논문으로 정리한 중력 이론. 뉴턴 역학이 중력을 힘으로 기술한 것과 달리, 질량과 에너지에 의해 휘어진 시공간의 기하학으로 중력을 설명하며 특수 상대성이론을 가속 운동과 중력장이 있는 상황으로 확장함.
핵심은 자유낙하 계에서 중력 효과를 국소적으로 제거할 수 있다는 등가원리와, 물질·에너지의 분포와 시공간의 곡률을 연결하는 아인슈타인 장방정식. 수성 근일점 이동, 빛의 휘어짐, 중력 적색편이와 시간 지연, 중력파 등을 예측함. 1919년 개기일식 관측에서는 태양 부근을 지나는 별빛의 편향이 이론의 예측과 부합하는 결과가 발표되면서 일반 상대성이론의 초기 수용과 아인슈타인의 세계적 명성에 결정적인 계기가 됨.
이후 팽창 우주 모형, 블랙홀, 중력파 연구의 이론적 토대가 되었고 쌍성 펄서의 궤도 감소, 중력파 직접 검출, 사건지평선 규모의 블랙홀 그림자 영상화 등에서 강한 중력장에 대한 예측이 거듭 시험됨. GPS에서도 특수 상대성이론과 함께 위성 시계의 상대론적 보정에 실제 적용됨. 다만 양자적 기초를 포함하지 않아 양자중력과의 통합은 현대 이론물리학의 미해결 문제로 남아 있음.
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그 외 사실들 3건
트리비아
GPS 위성의 원자시계는 지상보다 약한 중력 때문에 일반 상대성이론에 따라 하루 약 45마이크로초 빨라지는 반면, 빠른 운동에 따른 특수 상대성이론 효과로 약 7마이크로초 느려짐. 두 효과를 합치면 위성 시계가 하루 약 38마이크로초 빨라지므로 GPS 시스템에서 상대론적 보정이 필수적으로 적용됨.
논란
아인슈타인이 우주상수 도입을 자신의 ‘생애 최대의 실수’라고 불렀다는 유명한 문구는 아인슈타인의 현존 논문이나 서신에서 직접 확인되는 인용이 아니라 조지 가모프의 회고를 통해 널리 알려진 표현임. 따라서 아인슈타인의 확인된 직접 인용으로 취급하기보다 전승과 진위 논쟁 자체를 기록하는 것이 적절함.
1915년 11월 아인슈타인과 다비트 힐베르트가 거의 같은 시기에 중력 이론의 최종 형식에 접근하면서 장방정식 우선권을 둘러싼 논의가 이어짐. 힐베르트 논문은 11월 20일 제출일을 갖지만, 현존하는 초기 교정쇄를 분석한 연구에서는 최초 제출본에 오늘날의 최종적인 일반공변 장방정식이 명시되어 있었는지를 단순하게 확정하기 어렵다고 지적됨. 아인슈타인은 11월 25일 오늘날 아인슈타인 장방정식이라 부르는 최종 방정식을 제출함.