Relativitas Umum adalah teori gravitasi yang diperkenalkan oleh Albert Einstein pada tahun 1915. Teori ini menggantikan pandangan gravitasi klasik Newton dengan konsep bahwa gravitasi adalah akibat kelengkungan ruang-waktu yang disebabkan oleh massa dan energi. Berikut adalah penjelasan lebih mendalam:
1. Latar Belakang Relativitas Umum
Teori gravitasi Newton menyatakan bahwa gravitasi adalah gaya tarik-menarik antara dua benda bermassa yang bekerja secara instan di ruang angkasa. Namun, teori ini memiliki beberapa kelemahan:
- Tidak dapat menjelaskan presesi perihelion Merkurius secara akurat.
- Tidak konsisten dengan Relativitas Khusus, terutama karena gravitasi menurut Newton bekerja “seketika,” yang bertentangan dengan kecepatan cahaya sebagai batas kecepatan informasi.
Einstein, melalui Relativitas Umum, memformulasikan gravitasi sebagai efek geometris ruang-waktu yang melengkung.
2. Prinsip Dasar Relativitas Umum
a. Prinsip Kesetaraan (Equivalence Principle)
Prinsip ini menyatakan bahwa:
- Gravitasi tidak dapat dibedakan dari percepatan.
- Dalam kerangka acuan lokal, efek gravitasi setara dengan efek percepatan.
Contoh:
- Di dalam lift yang dipercepat ke atas, seseorang akan merasa tertarik ke lantai lift, efek yang sama seperti berada di medan gravitasi.
b. Kelengkungan Ruang-Waktu
- Massa dan energi menyebabkan kelengkungan ruang-waktu.
- Objek bergerak dalam lintasan yang melengkung (geodesik) karena kelengkungan ini, yang kita amati sebagai gravitasi.
3. Persamaan Medan Einstein
Persamaan ini merupakan inti dari Relativitas Umum dan menggambarkan hubungan antara distribusi energi/massa dengan kelengkungan ruang-waktu:Gμν=8πGc4TμνG_{\mu\nu} = \frac{8\pi G}{c^4} T_{\mu\nu}Gμν=c48πGTμν
- GμνG_{\mu\nu}Gμν: Tensor Einstein, yang merepresentasikan kelengkungan ruang-waktu.
- TμνT_{\mu\nu}Tμν: Tensor momentum-energi, yang merepresentasikan distribusi massa dan energi.
- GGG: Konstanta gravitasi Newton.
- ccc: Kecepatan cahaya.
Persamaan ini sangat kompleks, tetapi secara konsep menyatakan bahwa energi dan massa memberi “bentuk” pada ruang-waktu.
4. Konsekuensi Relativitas Umum
Relativitas Umum memiliki berbagai konsekuensi yang berbeda dari teori gravitasi klasik:
a. Perihelion Merkurius
- Orbit Merkurius tidak berbentuk elips sempurna tetapi mengalami presesi (pergeseran posisi perihelion).
- Relativitas Umum menjelaskan fenomena ini dengan mempertimbangkan efek kelengkungan ruang-waktu di sekitar Matahari.
b. Lentur Cahaya (Gravitational Lensing)
- Cahaya yang melewati medan gravitasi kuat (misalnya, bintang atau lubang hitam) akan melengkung.
- Fenomena ini pertama kali dibuktikan selama gerhana matahari tahun 1919 oleh Arthur Eddington, yang mengamati pembelokan cahaya bintang oleh gravitasi Matahari.
c. Dilatasi Waktu Gravitasi
- Waktu berjalan lebih lambat di medan gravitasi yang lebih kuat.
t′=t1−2GMrc2t’ = t \sqrt{1 – \frac{2GM}{rc^2}}t′=t1−rc22GM
