Relativitatea generală este o teorie științifică care descrie modul în care materia, energia, timpul și spațiul interacționează. A fost publicat pentru prima dată de Albert Einstein în 1917 ca o extensie a teoriei sale a relativității speciale. Relativitatea generală tratează spațiul și timpul ca pe un singur „spațiu-timp” unificat cu patru dimensiuni; în relativitatea generală, materia deformează geometria spațiu-timpului, iar deformațiile spațiu-timp provoacă mișcarea materiei, pe care o vedem ca gravitație.
Presupunerea de bază a relativității generale este că forțele cauzate de gravitație și forțele cauzate de accelerație sunt echivalente. Dacă o cutie închisă este în curs de accelerare, niciun experiment efectuat în interiorul cutiei nu poate spune dacă cutia este în repaus într-un câmp gravitațional sau este accelerată prin spațiu. Acest principiu, conform căruia toate legile fizice sunt aceleași pentru observatorii accelerați și observatorii într-un câmp gravitațional, este cunoscut sub numele de principiul echivalenței; a fost testat experimental cu mai mult de douăsprezece zecimale de precizie.
Cea mai importantă consecință a principiului echivalenței este că spațiul nu poate fi euclidian pentru toți observatorii. În spațiul curbat, cum ar fi o foaie deformată, legile normale ale geometriei nu sunt valabile întotdeauna. În spațiul curbat, este posibil să construiți un triunghi ale cărui unghiuri se adună mai mult sau mai puțin de 180 de grade sau să desenați două linii paralele care se intersectează. Relativitatea specială devine din ce în ce mai precisă pe măsură ce curbura spațiu-timpului ajunge la zero; dacă spațiu-timp este plat, cele două teorii devin identice. Cum curbează materia spațiul este calculat folosind ecuațiile câmpului Einstein, care iau forma G = T; G descrie curbura spațiului, în timp ce T descrie distribuția materiei.
Deoarece spațiul este curbat, obiectele în relativitatea generală nu se mișcă întotdeauna în linii drepte, la fel cum o minge nu se va mișca în linie dreaptă dacă o rostogolești într-o pâlnie. Un obiect în cădere liberă va lua întotdeauna calea cea mai scurtă de la punctul A la punctul B, care nu este neapărat o linie dreaptă; linia pe care o parcurge este cunoscută ca geodezică. Vedem abaterile de la linii drepte ca influență a „gravitației” – Pământul nu se mișcă în linie dreaptă, deoarece Soarele deformează spațiu-timp în vecinătatea Pământului, făcându-l să se miște pe o orbită eliptică.
Deoarece forțele gravitaționale și forțele de accelerație sunt complet echivalente, toate efectele asupra unui obiect care se mișcă rapid în relativitatea specială se aplică și obiectelor adânci în câmpuri gravitaționale. Un obiect apropiat de o sursă de gravitație va emite lumină deplasată Doppler, la fel ca și cum s-ar îndepărta cu viteză. Obiectele apropiate de sursele gravitaționale vor părea, de asemenea, că timpul încetinește, iar orice lumină care intră va fi curbată de câmp. Acest lucru poate face ca o sursă gravitațională puternică să îndoaie lumina ca o lentilă, aducând în focalizare obiectele îndepărtate; acest fenomen se găsește adesea în astronomia de adâncime, unde o galaxie va curba lumina alteia, astfel încât să apară mai multe imagini.