Kütleçekim ya da çekim kuvveti, kütleli her şeyin gezegenler, yıldızlar ve galaksiler de dahil olmak üzere birbirine doğru hareket ettiği doğal bir fenomendir. Enerji ve kütle eşdeğer olduğu için ışık da dahil olmak üzere her türlü enerji kütleçekime neden olur ve onun etkisi altındadır.
Genel görelilik teorisi, 1915'te Albert Einstein tarafından yayımlanan, kütleçekimin geometrik teorisidir ve modern fizikte kütle çekiminin güncel açıklamasıdır. Genel görelilik, özel göreliliği ve Newton'un evrensel çekim yasasını genelleştirerek, yerçekimin uzay ve zamanın veya dört boyutlu uzayzamanın geometrik bir özelliği olarak birleşik bir tanımını sağlar. Özellikle uzayzaman eğriliğine maruz kalmış maddenin ve radyasyonun, enerjisi ve momentumuyla doğrudan ilişkilidir. Bu ilişki, kısmi bir diferansiyel denklemler sistemi olan Einstein alan denklemleriyle belirlenir.
Solucan deliği, uzayzamandaki farklı noktaları birbirine bağlayan kurgusal bir yapıdır ve Einstein alan denklemlerinin özel bir çözümüne dayanır.
Einstein alan denklemleri ya da Einstein denklemleri, yüksek hız ve büyük kütlelerde geçerli olan uzayzamanın geometrisi ile enerji ve momentum dağılımını ilişkilendiren doğrusal olmayan diferansiyel denklemler kümesidir. Einstein, bu denklemleri ilk kez 1915 yılında yayımlamıştır.
Alan, fizik kuramlarında kullanılan, matematikteki cebirsel alanın tüm özelliklerini taşıyan terim. Genellikle bu etki 100 nanometre ve daha küçük skalalarda etkili olur. Bu etki nanoteknolojiyle aynı ölçeğe denk gelir. Bir alan mekan ve zaman içinde her bir nokta için bir değeri olan bir fiziksel miktardır. Örneğin, hava durumu, rüzgâr hızı uzayda her nokta için bir vektör atayarak tarif edilmektedir. Her bir vektör bu noktada hava hareketinin hızını ve yönünü temsil eder.
Kip Stephen Thorne, astrofiziğe ve yer çekimi fiziğine katkılarıyla tanınan Amerikalı teorik fizikçi. Uzun süre Stephen Hawking ve Carl Sagan ile beraber çalışmıştır. 2009'a kadar Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'nde teorik fizik “Feynman” profesörü olarak çalıştı Albert Einstein'ın genel görelilik kuramının astrofiziksel olarak uygulanması konusunda dünyanın önde gelen uzmanlarındandır. Günümüzde araştırmalarına devam etmektedir ve aynı zamanda 2014' te yayınlanan Yıldızlararası filminin bilimsel danışmanıdır.
Görelik teorisi ya da basitçe fizikte görelilik genellikle Albert Einstein'ın iki teorisini kapsar. Bunlar özel görecelik ve genel göreceliktir.
Kuantum kütleçekim kuramsal fiziğin bir dalı olup doğanın temel kuvvetlerinden üçünü tanımlayan kuantum mekaniği ile dördüncü temel kuvveti kütleçekimin kuramı olan genel göreliliğini birleştireceği düşünülen bir kuramdır.
Görelilik teorisi'nde, zaman genişlemesi birbirlerine ya da farklı yerçekimli kitleler, yer göreli hareket ya da gözlemciler olarak ölçülen olaylar arasında geçen zaman gerçek bir farktır. İkinci bir gözlemcinin kendi eşit doğru saati ile karşılaştırıldığında, istirahatteki bir gözlemciye göre doğru bir saat farklı bir oranda ölçülebilir. Bu etki ne saatlerin teknik yönden ne de sinyalleri yaymak için zamana ihtiyacımız olduğu gerçeğinden, fakat uzay-zamanın kendi doğasından doğar.
Einstein'ın genel görelelik teorisine göre Schwarzschild metriği Einstein'ın alan denklemlerinin çözümüyle ortaya çıkmıştır. Küresel bir kütlenin dışındaki elektik yükü, angular momentumu ve evrensel kozmolojik sabiti sıfır varsayılan yerçekimsel alanı tarif eder. Bu çözüm yıldızlar veya gezegenler gibi düşük hızlarda dönen cisimler için oldukça yararlıdır. Dünya ve Güneş de bu cisimlere örnek olarak verilebilir. Bu çözüm ismini çözümünü 1916 yılında yayınlayan Karl Schwarzschild'den almıştır.
Kütleçekimi alanı, ağırlıklı bir kütlenin başka ağırlıklı bir kütle üzerinde oluşturduğu kuvveti açıklamak için kullanılan bir modeldir. Yerçekim alanı, yer çekim mucizesini açıklamak için kullanılır. Birimi newton bölü kilogram (N/kg) ’dır. Orijinal kavramında, yerçekimi noktasal iki ağırlık arasındaki kuvvettir. Newton’u takip ederek Laplace yerçekimi modelini bir çeşit radyasyon alanı olarak tanımladı ve yerçekimi için 19. yüzyılda yapılan açıklamalarda, bir noktasal çekimden çok alan modeli olduğu düşünülmüştür. Bir alan modelinde, iki parçacığın birbirini çekmesinden çok, bu parçacıklar ağırlıklarını yer ve zaman kavramı olarak bozmuştur ve kuvvet olarak ölçülen ve algılanan bu bozulmadır. Yerçekimi kuvveti yoktur veya bu yerçekimi bir uydurma bir kuvvettir.
Genel görelilik veya genel izafiyet, 1907 ve 1915 yılları arasında Albert Einstein tarafından geliştirilen bir çekim teorisidir. Genel göreliliğe göre, kütleler arasında gözlenen kütleçekim etkisi uzayzamanın eğrilmesinden kaynaklanır.
Yerçekimi hızı, yerçekiminin klasik teorilerinde yerçekimi hızı, yerçekimsel alanın yayılmasıyla değişen hız olarak tanımlanmıştır. Yerçekimi hızı, enerji dağılımındaki ve maddenin momentumundaki değişimin belli bir uzaklıkta, ürettiği yerçekimsel alanda sonradan ortaya çıkan bir değişiklikle sonuçlandığı hızdır. Fiziksel olarak daha doğru bir yaklaşımla, "yerçekimi hızı" yerçekimsel dalganın hızını kasteder.
1915 yılında ortaya atılan genel görelilik kuramı, somut ve empirik kurallarla temellendirilmiyordu. Merkür'ün günberisindeki anormal devinimler sonucu oluşan ve felsefi temelde Newton'un evrensel kütleçekim kuralları ile özel görelilik kuramını birleştirebilme özelliğine sahipti. 1919 Yılında gerçekleşen güneş tutulması sırasında ışığın kütleçekim nedeniyle büküldüğü ilk kez gözlemlenmişti. Bu gözlem genel görelilik için ilk kanıttı. Bu ışık kütleçekim alanına eğilmiş ve genel görelilik kuramı ile 1919 yılında bir hat oluşturmuştur. Fakat bunlar 1959 yılında çeşitli genel görelilik tahminlerinin test edilmelerine kadar bir program olarak adlandırılmıyorlardı. Bu testler zayıf çekim alanı içerisinde teori sapmalarıyla sınırlandı. 1974 yılında başlamak üzere Hulse Taylor ve diğerleri bizim Güneş Sistemi'mizden çok daha fazla kütleçekime sahip pulsar yıldızlarının ikili davranışları üzerinde çalıştı. Bizim Güneş Sistemi'miz ve pulsar yıldızlarının genel görelilik kuramları yerellerde başarıyla incelenmiştir.
Genel görelilik, Albert Einstein tarafından 1907-1915 yılları arasında geliştirilmiş ve 1915’ten sonra da genel göreliliğe pek çok kişi tarafından katkıda bulunulmuştur. Genel göreliliğe göre, kütleler arasında gözlemlenen kütlesel çekim kuvveti, bu kuvvetlerin uzay ve zamanı bükmesinden kaynaklanmaktaydı.
Fizik'te, yerçekimi teorileri kütleli cisimlerin hareket mekanizmalarını kapsayan etkileşimleri esas alır. Antik zamanlardan bu yana birçok Yerçekimi teorisi ortaya atılmıştır.
On dokuzuncu yüzyıldan beri, bazı fizikçiler doğanın temel kuvvetlerini dikkate alan tek bir kuramsal çerçeve geliştirmeye çabaladılar: birleşik alan teorisi. Klasik birleşik alan teorileri, klasik fizik temelinde bir birleşik alan teorisi yaratmaya çalıştı. Bir kısım fizikçi ve matematikçi tarafından, Birinci ve İkinci Dünya Savaşları arasındaki yıllarda, özellikle yerçekimi ve elektromanyetizmin birleştirilmesi konusunun hararetle peşinden koşuldu. Bu çalışmalar, diferansiyel geometrinin saf bir matematiksel gelişim olarak ortaya çıkmasını teşvik etti. Albert Einstein klasik birleşik alan teorisini geliştirmeye çabalayan pek çok fizikçi arasında en tanınmışıdır.
Kütleçekimsel tekillik ya da uzay-zaman tekilliği koordinat sistemine bağlı olmayan gökcisminin yerçekimi alanının sonsuz olarak ölçüldüğü konum olarak tanımlanır. Bu nicelikler, maddenin yoğunluğunun da dahil olduğu uzay-zaman eğriliklerinin skaler değişmeyen nicelikleridir. Uzay zamanın normal kuralları tekillik içinde var olamaz.
Kütleçekimsel dalgaların ilk gözlemi 14 Eylül 2015 tarihinde meydana geldi. Bu gözlemin açıklanması ise LIGO ve Virgo iş birliği ile "kütleçekimsel dalgaların bulunuşu" şeklinde 11 Şubat 2016 tarihinde açıklandı. Bundan önce kütleçekimi dalgalarının varlığı, ikili yıldız sistemlerinde atarcaların zamanlamalarının üzerindeki etkileri yoluyla, sadece dolaylı olarak anlaşılmaktaydı. Her iki LIGO gözlemevi tarafından da tespit edilmiş olan yerçekimi dalgaları, yaklaşık 36 ila 29 güneş kütlesi arasında kütlesi bulunan iki kara deliğin ve sonraki "zil susturma" tek ortaya çıkan siyah bir çift içe spiral ve birleşme kaynaklanan bir yerçekimsel dalga için karadelik, genel görelilik öngörüleriyle eşleşti. Sinyalin adı GW150914 olarak seçildi. LIGO tarafından yapılan bu gözlem, iki çok büyük kütleye sahip karadelik sisteminin varlığını kanıtlayan ve bu tür birleşmelerin ise evrenin şimdiki yaşı içerisinde oluşabileceği gerçeğini gösteren nitelikte bir gözlem oldu. Aynı zamanda bu olay, ikili karadelik birleşmesinden oluşan bir sistemin tarihteki ilk gözlemi olarak da kabul edilmektedir.
Görelilik teorisi, Albert Einstein'ın çalışmaları sonucu önerilen ve yayınlanan, özel görelilik ve genel görelilik adlarında birbirleriyle ilişkili iki teorisini kapsar. Özel görelilik, yer çekiminin yokluğunda tüm fiziksel fenomenler için geçerlidir. Genel görelilik, yer çekimi yasasını ve bu yasanın diğer doğa kuvvetleri ile ilişkisini açıklar. Astronomi de dahil olmak üzere kozmolojik ve astrofiziksel alem için geçerlidir.