Relativitas Umum, yang dipublikasikan oleh Einstein pada tahun 1915, adalah teori geometri tentang gravitasi. Intinya, ia menyatakan bahwa gravitasi bukanlah gaya, melainkan kelengkungan dari ruang-waktu yang disebabkan oleh massa dan energi.

1. Prinsip Kesetaraan (Equivalence Principle)

Prinsip ini adalah fondasi filosofis Relativitas Umum dan salah satu pemikiran tercerdas Einstein:

• Inti: Efek dari gravitasi di suatu lokasi kecil tidak dapat dibedakan dari efek percepatan pada kerangka acuan non-gravitasi.
• Ilustrasi (Lift Einstein): Bayangkan Anda berada di dalam lift tanpa jendela.
  • Jika lift diam di permukaan Bumi, Anda merasakan berat badan normal (gaya gravitasi).
  • Jika lift berada di luar angkasa tetapi dipercepat ke atas dengan laju $1g$ ($9.8 \text{ m/s}^2$), Anda akan merasakan diri Anda terdorong ke bawah dengan gaya yang sama persis dengan gravitasi di Bumi.
• Kesimpulan: Prinsip ini menyatakan bahwa massa inersia (resistensi terhadap percepatan) sama dengan massa gravitasi (kekuatan tarik gravitasi). Karena efek gravitasi dan percepatan tidak dapat dibedakan, Einstein menyimpulkan bahwa gravitasi haruslah merupakan fenomena yang terkait dengan percepatan.

---

2. Gravitasi sebagai Geometri

Relativitas Umum mendefinisikan gravitasi bukan sebagai gaya tarik menarik (seperti pada hukum Newton), tetapi sebagai geometri alam semesta itu sendiri:

• Ruang-Waktu yang Melengkung: Massa dan energi (termasuk momentum) menyebabkan ruang-waktu melengkung. Objek masif, seperti bintang dan planet, menyebabkan “cekungan” di kain ruang-waktu.
• Gerak Geodesik: Objek bebas (seperti planet, komet, atau cahaya) tidak ditarik oleh gaya, tetapi mengikuti jalur yang paling “lurus” yang mungkin dalam ruang-waktu yang melengkung. Jalur ini disebut geodesik.
• Contoh: Planet mengorbit Matahari karena mereka mengikuti jalur geodesik di sekitar kelengkungan yang disebabkan oleh massa Matahari, bukan karena ditarik oleh “tali” gaya tak terlihat.

---

3. Persamaan Medan Einstein (Einstein Field Equations – EFE)

EFE adalah jantung Relativitas Umum, sebuah sistem persamaan yang menghubungkan geometri ruang-waktu (lengkungan) dengan distribusi materi dan energi di dalamnya:

$$\mathbf{G_{\mu\nu} = \frac{8\pi G}{c^4} T_{\mu\nu}}$$

Simbol	Keterangan
$\mathbf{G_{\mu\nu}}$	Tensor Einstein (merepresentasikan geometri dan kelengkungan ruang-waktu).
$\mathbf{T_{\mu\nu}}$	Tensor Tegangan–Energi–Momentum (merepresentasikan distribusi materi, energi, dan momentum).
$\mathbf{G}$	Konstanta Gravitasi Newton.
$\mathbf{c}$	Kecepatan cahaya.

Inti Persamaan: “Materi memberi tahu ruang-waktu bagaimana cara melengkung, dan ruang-waktu memberi tahu materi bagaimana cara bergerak.”

---

4. Konsekuensi dan Pengujian Relativitas Umum

Teori ini memprediksi fenomena yang tidak dapat dijelaskan oleh fisika Newton:

Konsekuensi	Penjelasan	Status Pengujian
Lensa Gravitasi	Massa yang besar (seperti galaksi) membelokkan lintasan cahaya yang melewatinya, bertindak seperti lensa yang memperbesar atau mendistorsi gambar objek di belakangnya.	Teruji (Diamati secara rutin oleh teleskop Hubble dan lainnya).
Dilatasi Waktu Gravitasi	Waktu berjalan lebih lambat di area dengan medan gravitasi yang lebih kuat.	Teruji (Jam di satelit GPS harus dikoreksi untuk efek ini).
Lubang Hitam	Wilayah di mana kelengkungan ruang-waktu menjadi tak terbatas, menciptakan titik singularitas.	Teruji (Keberadaan Lubang Hitam supermasif di pusat galaksi telah dikonfirmasi).
Pergeseran Perihelion Merkurius	Perubahan orbit Merkurius yang kecil dan anomali tidak dapat dijelaskan oleh Newton, tetapi diprediksi secara akurat oleh Relativitas Umum.	Teruji (Bukti awal yang mendukung teori Einstein).
Gelombang Gravitasi	Riak pada kelengkungan ruang-waktu yang bergerak dengan kecepatan cahaya, dihasilkan dari percepatan objek masif (misalnya, dua lubang hitam yang bertabrakan).	Teruji (Terdeteksi langsung oleh observatorium LIGO pada tahun 2015).