Teorii ale gravitației anterioare relativității generale

Newton (1686)

Teoria lui Newton și îmbogățirea lui Lagrange cu privire la calcul (prin aplicarea principiului variațional) nu iau în considerare în totalitate, desigur, efectele relativiste și poate fi respinsă ca o teorie viabilă a gravitației. Chiar și așa, teoria lui Newton este considerată a fi exact corectă în limitele câmpurilor gravitaționale slabe și viteze mici și toate celelalte teorii ale gravitației trebuie să reproducă teoria lui Newton în limitele corespunzătoare.

Explicații mecanice (1650-1900)

Pentru a explica teoria lui Newton, câteva explicații mecanice ale gravitației (inclusiv teoria lui Le Sage) au fost create între anii 1650 și 1900, dar au eșuat deoarece majoritatea au condus la o valoare inacceptabilă de mare de tragere care nu se confirmă. Alte modele încalcă legea privind conservarea energiei și sunt incompatibile cu termodinamica modernă.

Modele electrostatice (1870-1900)

La sfârșitul secolului al XIX-lea, mulți au încercat să combine legea forței lui Newton cu legile stabilite de electrodinamică, precum cele ale lui Weber, Carl Friedrich Gauss, Bernhard Riemann și James Clerk Maxwell. Aceste modele au fost folosite pentru a explica avansul periheliului lui Mercur. În 1890, Lévy a reușit să facă acest lucru prin combinarea legilor lui Weber și Riemann, prin care viteza gravitației este egală cu viteza luminii din teoria sa. Și într-o altă încercare, Paul Gerber (1898) a reușit chiar să obțină formula corectă pentru schimbarea periheliului (care era identică cu formula folosită mai târziu de Einstein). Cu toate acestea, deoarece legile fundamentale ale lui Weber și ale altora au fost greșite (de exemplu, legea lui Weber a fost înlocuită de teoria lui Maxwell), acele ipoteze au fost respinse. În 1900, Hendrik Lorentz a încercat să explice gravitația pe baza teoriei sale a eterului Lorentz și a ecuațiilor Maxwell. El a presupus, ca și Ottaviano Fabrizio Mossotti și Johann Karl Friedrich Zöllner, că atracția particulelor încărcate opuse este mai puternică decât repulsia particulelor încărcate egal. Forța netă rezultată este exact ceea ce se numește gravitație universală, în care viteza gravitației este cea a luminii. Dar Lorentz a calculat că valoarea avansului periheliului lui Mercur a fost mult prea mică.

Modele invariante Lorentz (1905-1910)

Pe baza principiului relativității, Henri Poincaré (1905, 1906), Hermann Minkowski (1908) și Arnold Sommerfeld (1910) au încercat să modifice teoria lui Newton și să stabilească o lege gravitațională invariantă Lorentz, în care viteza gravitației este cea a luminii. Totuși, ca și în modelul lui Lorentz, valoarea avansului periheliului lui Mercur a fost mult prea mică.

Einstein (1908, 1912)

Publicarea în două părți a lui Einstein, în 1912 (și înainte în 1908), este cu adevărat importantă numai din motive istorice. Până atunci el știa de deplasarea spre roșu gravitațională și de devierea luminii. Și-a dat seama că transformările Lorentz nu sunt în general aplicabile, dar le-a păstrat. Teoria afirmă că viteza luminii este constantă în spațiul liber, dar variază în prezența materiei. Teoria era așteptată să se mențină când sursa câmpului gravitațional este staționară. Aceasta include principiul minimei acțiuni.

Einstein și Grossmann (1913) include geometria riemanniană și calculul tensorial.

Ecuațiile din electrodinamică se potrivesc exact cu cele ale RG.

Abraham (1912)

În acest timp, Abraham a dezvoltat un model alternativ de gravitație în care viteza luminii depinde de puterea câmpului gravitațional și astfel este variabilă aproape peste tot. Revizuirea lui Abraham din 1914 a modelelor de gravitație s-a sous că este excelentă, însă modelul său propriu era slab.

Nordström (1912)

Prima abordare a lui Nordström (1912) a fost menținerea metricii Minkowski și a unei valori constante a lui c, dar pentru lasă masa să depindă de intensitatea câmpului gravitațional.

Cea de-a doua abordare a lui Nordström (1913) este considerată ca prima teorie relativistă logic consistentă a câmpului de gravitație formată vreodată.

Această teorie este invariabilă Lorentz, satisface legile de conservare, se reduce în mod corect la limita newtoniană și satisface principiul echivalenței slabe.

Einstein și Fokker (1914)

Această teorie este primul tratament al lui Einstein cu privire la gravitație, în care covarianța generală este respectată cu strictețe.

Einstein (1916, 1917)

Această teorie este ceea ce numim acum „relativitatea generală” (inclusă aici pentru comparație).

Cu cinci zile înainte ca Einstein să prezinte ultima ecuație, Hilbert prezentase o lucrare care conținea o ecuație aproape identică. Hilbert a fost primul care a declarat corect acțiunea Einstein-Hilbert pentru RG.

RG este o teorie tensorială, toate ecuațiile conțin tensori. Teoriile lui Nordström, pe de altă parte, sunt teorii scalare, deoarece câmpul gravitațional este un scalar. Există teorii scalar-tensoriale care conțin un câmp scalar în plus față de tensorii din RG, și au fost dezvoltate recent și alte variante care conțin câmpuri vectoriale.