太陽のような重い天体があると、その周りの空間は歪み、その歪みによって周りの物体が重力を受けます。空間がどのように歪み、重力が働くのかを数式を用いて定式化したのがアインシュタインであり、その理論は一般相対性理論と呼ばれています。一般相対性理論は、膨張する宇宙解や、重力が極めて強いため光ですら出てこれない天体であるブラックホールの存在などを予言します。アインシュタインが一般相対性理論を構築した当時は、理論を実験的に検証する方法が極めて少なかったが、その後100年間の観測技術の飛躍的な進展により、様々な形で一般相対性理論の正しさが検証されてきました。特に1929年に最初に発見された宇宙膨張は、その後も精度のよい観測によって検証されており、一般相対性理論を用いた宇宙進化と整合的です。特に、過去20年ほどの観測技術の飛躍的な進展により、宇宙の進化や宇宙に存在する物質、宇宙年齢などが高い精度で明らかになり、その物理を理解する上で、一般相対性理論の存在は不可欠なものになっています。また、宇宙に多くのブラックホールが存在することも観測的に明らかになっており、2つのブラックホールが衝突することによって強い衝撃波が生じ、それが重力波と呼ばれる重力のさざなみとして伝わっていく。重力波はアインシュタインによって予言されたが、その予言から100年を経て、2つのブラックホールの合体から実際に検出された。本講座では、一般相対性理論の基礎と重力波について解説します。
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