Tuttavia, c'erano diversi problemi che la teoria di Newton non poteva spiegare e questi problemi indicavano la necessità di una nuova comprensione dell'universo:
* La velocità della luce: La fisica newtoniana presumeva che la gravità agisse istantaneamente attraverso qualsiasi distanza. Tuttavia, gli esperimenti hanno dimostrato che la luce viaggia a una velocità finita, che contraddiceva questa ipotesi.
* La precessione del perielio di Mercurio: L'orbita di Mercurio attorno al sole non era perfettamente ellittica, ma leggermente spostata nel tempo. La gravità newtoniana non poteva spiegare questa anomalia.
* La natura della gravità: Mentre la legge di Newton ha spiegato come funziona la gravità, non ha spiegato cosa sia *.
Questi problemi hanno portato gli scienziati a cercare una nuova teoria che potrebbe spiegare queste discrepanze. Alcuni degli sviluppi importanti prima di Einstein includevano:
* Equazioni di Maxwell: Le equazioni dell'elettromagnetismo di James Clerk Maxwell a metà del XIX secolo stabilirono che la luce è un'onda elettromagnetica. Ciò ha ulteriormente rafforzato la comprensione che la luce viaggia a una velocità finita, sfidando la natura istantanea della gravità newtoniana.
* Michelson-Morley Experiment: Questo famoso esperimento nel 1887 mirava a rilevare l'ipotetico "etere luminifero" che si pensava trasportasse onde leggere. Il risultato nullo dell'esperimento, tuttavia, ha suggerito che non esiste un tale etere, contraddicendo ulteriormente il quadro newtoniano.
La teoria della relatività di Einstein, in particolare la relatività speciale (1905) e la relatività generale (1915), fornirono un nuovo quadro per comprendere l'universo. Ha affrontato le carenze della fisica newtoniana da:
* sfidando la natura assoluta dello spazio e del tempo: La teoria di Einstein ha mostrato che lo spazio e il tempo non sono assoluti ma relativi al quadro di riferimento dell'osservatore.
* Spiegare la velocità finita della luce: Ha stabilito la velocità della luce come costante universale, indipendente dal movimento dell'osservatore.
* Definizione della gravità come curvatura di spaziotempo: Invece di una forza, Einstein ha descritto la gravità come una deformazione di spaziotempo causato da oggetti enormi. Ciò ha spiegato la precessione del perielio di mercurio e altri fenomeni.
Le teorie di Einstein hanno rivoluzionato la nostra comprensione dell'universo e hanno fornito le basi per la cosmologia moderna, l'astrofisica e altri campi scientifici.
