מה ההבדל בין הכבידה שתיאר ניוטון לכבידה ביחסות הכללית של איינשטיין?
האגדה מספרת שניוטון הגה את תיאורית הכבידה שלו כשתפוח נפל מעץ ופגע בראשו. הסיפור הזה הומצא כנראה כדי להסביר את השינוי הגדול באופן המחשבה של ניוטון על העולם. הוא היה זקוק למכה בראש כדי להבין את מה שמובן מאליו לפיזיקאים בימינו - שגופים יכולים להפעיל כוחות אלה על אלה.
בכבידה הניוטונית, הכוח הפועל הוא כוח הכבידה, המופעל על ידי גופים בעלי מסה ופועל על גופים בעלי מסה. גופים בעלי מסה גדולה, כמו כדור הארץ, מושכים אליהם גופים בעלי מסה קטנה יותר, כמו הירח. תורת הכבידה של ניוטון הסבירה מדוע הירח ממשיך להסתובב סביב כדור הארץ, ומדוע עצמים שלא פועלים עליהם כוחות אחרים נופלים אל הקרקע. כוח המשיכה הניוטוני תלוי במסה של הגופים שביניהם פועל הכוח, והוא מסביר היטב את נפילתם של עצמים, את מסלולם של טילים ותופעות אחרות.
מה יקרה אם לפתע תיעלם המסה הגדולה? אם פתאום תעלם השמש שלנו, יעלם הכוח המושך, ומיד נרגיש בשינוי התנועה של כדור הארץ, המיידיות הזו לא הגיונית, בהתחשב בעובדה שאם השמש תיעלם נחוש בכך רק כעבור כשמונה דקות, כשהאור שלה יפסיק להגיע אלינו.
בתורת הכבידה של איינשטיין, גופים בעלי מסה אינם מפעילים כוח, אלא מעקמים את המרחב. האנלוגיה המקובלת היא טרמפולינה שעליה מונחים כדורי באולינג: ככל שכדור כבד יותר, הוא יוצר שקע גדול יותר בטרמפולינה, ולכן מושך אליו כדורים קלים יותר. גם הכדור הקל משפיע על הטרמפולינה, אבל במידה פחותה מזו של כדור כבד.
תורת הכבידה של איינשטיין מספקת פתרון הגיוני יותר להיעלמות פתאומית של מסה: אם כדור הבאולינג יעלם פתאום, לטרמפולינה יקח זמן לחזור לצורתה המקורית. למעשה, יתרחשו תנודות שייצרו אדוות לאורכה ולרוחבה של הטרמפולינה. אלה הם גלי הכבידה שמעבירים את המידע על היעלמות והיווצרות של מסה או שינוי בפיזור המסה ביקום.
תורת הכבידה של איינשטיין מסבירה תופעה נוספת שלא מוסברת בתורת הכבידה הניוטונית, והיא התופעה של עידוש כבידתי (gravitational lensing): העובדה שגם פוטונים – חלקיקי אור חסרי מסה – מושפעים מכבידה. התופעה נקראת עידוש מכיוון שגופים בעלי מסה גדולה מעקמים את האור, כאילו הוא עובר דרך עדשות המשנות את מסלולו. לכאורה, לפי ניוטון, מכיוון שלפוטונים אין מסה עצמים כבדים לא אמורים להשפיע עליהם. לעומת זאת, אם חושבים על כבידה כעל עיוות של המרחב כפי שעשה איינשטיין, אפשר להבין שגם פוטונים ישנו את מסלולם בהשפעת גופים כבדים.
לסיכום, בתורת הכבידה הניוטונית עצמים בעלי מסה מפעילים כוח זה על זה. בתורת הכבידה של איינשטיין, עצמים בעלי מסה מעקמים את המרחב (ליתר דיוק, את המרחב-זמן, שכן בתורת הכבידה של איינשטיין זמן ומרחב מעורבבים זה בזה), ועיקום זה נראה לנו ככוח משיכה שיש לעצמים בעלי מסה.
