คำถาม: ใครค้นพบทฤษฎีแรงโน้มถ่วง ?

text: เซอร์ไอแซก นิวตัน (English: Isaac Newton) (25 ธันวาคม ค.ศ. 1641 – 20 มีนาคม ค.ศ. 1725 ตามปฏิทินจูเลียน) นักฟิสิกส์ นัก คณิตศาสตร์ นักดาราศาสตร์ นักปรัชญา นักเล่นแร่แปรธาตุ และนักเทววิทยาชาวอังกฤษ​
title: ไอแซก นิวตัน

text: อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) สามารถที่จะแสดงให้เห็นได้ว่าแรงโน้มถ่วงนั้นเกิดจากความโค้งของกาล-อวกาศ (space-time)หรืออาจจะแปลว่าปริภูมิก็ได้ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเป็นทฤษฎีเชิงเรขาคณิตที่ถือหลักว่ามวลและพลังงานทำให้เกิดการโค้งงอของกาล-อวกาศ การโค้งนี้ส่งผลต่อเส้นทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคอิสระรวมทั้งแสง และเขาก็สามารถที่จะลบล้างสมมติฐานของนิวตันที่ว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงแพร่กระจายตัวออกไปอย่างทันทีทันใดของแรงโน้มถ่วงลงได้อีกด้วย
title: วงโคจร

text: ความเข้าใจในปัจจุบันในกลศาสตร์ของการเคลื่อนที่ในวงโคจรอยู่บนพื้นฐานของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ซึ่งคิดสำหรับแรงโน้มถ่วงอันเนื่องจากความโค้งของอวกาศ-เวลาที่มีวงโคจรตามเส้น จีโอแดสิค (geodesics) เพื่อความสะดวกในการคำนวณ สัมพัทธภาพจะเป็นค่าประมาณโดยทั่วไปของทฤษฎีพื้นฐานแห่งแรงโน้มถ่วงสากลตามกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ของเคปเลอร์ 
title: วงโคจร

text: ขณะที่กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทราบอายุที่แท้จริงของจักรวาล มันยังได้สร้างข้อสงสัยเกี่ยวกับทฤษฎีเกี่ยวกับอนาคตอีกด้วย นักดาราศาสตร์จากกลุ่มค้นหาซูเปอร์โนวาอัตราเร็วสูง (High-z Supernova Search Team) และจากโครงการจักรวาลวิทยาซูเปอร์โนวาใช้กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลสำรวจซูเปอร์โนวาที่อยู่ไกลโพ้น และค้นพบว่าจักรวาลกำลังขยายตัวด้วยความเร่งมากกว่าจะถูกหน่วงไว้ด้วยแรงโน้มถ่วงของตัวมันเอง การค้นพบนี้สอดคล้องกับการสำรวจด้วยกล้องโทรทรรศน์จากพื้นโลกและอวกาศที่มีความละเอียดสูงกว่าในเวลาต่อมา แต่สาเหตุของความเร่งนั้นยังไม่มีใครเข้าใจ
title: กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล

text: วิวัฒนาการของจักรวาลทั้งหมดหลังจากยุคของการพองตัวสามารถอธิบายได้ด้วยแบบจำลองแลมบ์ดา-ซีดีเอ็มอันเป็นแบบจำลองจักรวาลวิทยา โดยใช้กรอบสังเกตการณ์อิสระของกลศาสตร์ควอนตัมกับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ อย่างไรก็ดี ดังได้กล่าวไว้แล้วข้างต้นว่า แบบจำลองเท่าที่มีอยู่ยังไม่สามารถใช้อธิบายสิ่งที่เกิดขึ้นก่อนช่วงเวลา 10-15 วินาทีแรกได้ ทฤษฎีรวมแรงใหม่ๆ อย่างเช่นทฤษฎีโน้มถ่วงเชิงควอนตัมเป็นความพยายามที่จะข้ามพ้นข้อจำกัดนั้น ความเข้าใจในสภาวะแรกเริ่มในประวัติศาสตร์ของเอกภพเป็นหนึ่งในปัญหาที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในทางฟิสิกส์ที่ยังไม่สามารถค้นหาคำตอบได้
title: บิกแบง

text: ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ซึ่งนำกลศาสตร์มาประยุกต์รวมกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ทฤษฎีใหม่เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วง ซึ่งเป็นไปตามหลักแห่งความสมมูล วางรากฐานของจักรวาลเชิงสัมพัทธ์ และค่าคงที่จักรวาล ขยายแนวความคิดยุคหลังนิวตัน สามารถอธิบายจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดของดาวพุธได้อย่างลึกซึ้ง ทำนายการหักเหของแสงอันเนื่องมาจากแรงโน้มถ่วงและเลนส์ความโน้มถ่วง อธิบายการเกิดปรากฏการณ์ของแรงยกตัว ริเริ่มทฤษฎีการแกว่งตัวอย่างกระจายซึ่งอธิบายการเคลื่อนที่ของบราวน์ของโมเลกุล ทฤษฎีโฟตอนกับความเกี่ยวพันระหว่างคลื่น-อนุภาค ซึ่งพัฒนาจากคุณสมบัติอุณหพลศาสตร์ของแสง ทฤษฎีควอนตัมเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของอะตอมในของแข็ง พลังงานที่จุดศูนย์ อธิบายรูปแบบย่อยของสมการของชเรอดิงเงอร์ EPR paradox ริเริ่มโครงการทฤษฎีแรงเอกภาพ
title: อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์

text: แม้ว่าสสารมืดจะถูกค้นพบจากการใช้เลนส์โน้มถ่วงตั้งแต่ปี 2006 และอีกหลาย ๆ แง่มุมทางทฤษฎี การทดลองที่อ้างถึงการเดินทางของสสารมืดผ่านโลก ก็ยังเป็นข้อสงสัยของนักวิทยาศาสตร์อยู่ เนื่องจากผลจากการทดลองยังไม่สามารถยืนยันได้อย่างแน่ชัด จากผลของ DAMA สสารมืด ประกอบด้วย neutralinos และเมื่อใช้เลนส์โน้มถ่วงและการใช้วิธีต่าง ๆ พบว่ามวลในจักรวาล 85-90% ไม่ทำปฏิกิริยากับแรงทางแม่เหล็กไฟฟ้า จึงได้มีการตั้งสมมุติฐานว่า สสารมืด สามารถแบ่งได้ 3 แบบคือ
title: สสารมืด

text: ไอแซก นิวตัน คิดว่าเวลาและพื้นที่ (สเปซ) เป็นมิติสำหรับเหตุการณ์ต่าง ๆ ดังที่เขากล่าวว่า
ไอน์สไตน์คิดว่า เวลามีความสัมพัทธกับความเร็วแสง กล่าวคือ หากแสงเดินทางช้าลงก็จะไปดึงเวลาให้เดินเร็วขึ้น เพื่อชดเชยกับความเร็วแสงที่สูญเสียไป ทำให้แสงเดินทางด้วยความเร็วคงที่อยู่ตลอดเวลา โดยปัจจัยที่ทำให้แสงเดินทางช้าลงเช่น แรงโน้มถ่วงคือ ในที่ๆไม่มีแรงโน้มถ่วงเวลาจะเดินเร็วกว่าในที่ที่มีแรงโน้มถ่วง ซึ่งจากทฤษฎีของไอน์สไตน์ทำให้พบว่า การส่งดาวเทียมขึ้นไปนอกโลกเพื่อรายงานผลกลับมายังพื้นโลกนั้น ต้องหักค่าความต่างของเวลาออกไป เพื่อให้ข้อมูลที่ส่งมาเป็นข้อมูลที่เป็นจริง 
title: เวลา

text: หลุมดำแบบง่ายที่สุดที่เป็นไปได้ คือแบบที่มีเพียงมวล แต่ไม่มีประจุและโมเมนตัมเชิงมุม หลุมดำประเภทนี้เรียกว่า หลุมดำชวาร์สชิลด์ ตามชื่อนักฟิสิกส์ผู้ค้นพบคำตอบดังกล่าวในปี ค.ศ. 1915 คือ คาร์ล ชวาร์สชิลด์ หลุมดำชนิดนี้เป็นผลลัพธ์แท้จริงสำหรับสมการไอน์สไตน์อย่างแรกที่มีการค้นพบ รวมถึงสอดคล้องกับทฤษฎีเบอร์คอฟฟ์ที่อธิบายถึงสุญญากาศเพียงชนิดเดียวที่เป็นสมมาตรทรงกลม ในโลกแห่งความจริงของฟิสิกส์ นี่หมายความว่าการสังเกตการณ์สนามแรงโน้มถ่วงของหลุมดำกับของวัตถุทรงกลมอื่นที่มีมวลพอๆ กันอย่างเช่นดาวฤกษ์หรือดาวเคราะห์ทรงกลมซึ่งครั้งหนึ่งเคยอยู่ในอวกาศว่างเปล่าภายนอกวัตถุ จะไม่มีความแตกต่างกันเลย ทำให้แนวคิดยอดนิยมที่ว่าหลุมดำจะ "ดูดทุกอย่าง" รอบตัวมันเข้าไปนั้นไม่ถูกต้อง สนามโน้มถ่วงภายนอกที่อยู่พ้นจากขอบฟ้าเหตุการณ์ก็มีสภาพเหมือนกับสนามของวัตถุขนาดใหญ่ธรรมดาทั่วไป
title: หลุมดำ

text: พ.ศ. 2455 ไอน์ชไตน์กลับมายังสวิตเซอร์แลนด์และรับตำแหน่งศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยเดิมที่เขาเป็นศิษย์เก่า คือ ETH เขาได้พบกับนักคณิตศาสตร์ มาร์เซล กรอสมานน์ ซึ่งช่วยให้เขารู้จักกับเรขาคณิตของรีมานน์และเรขาคณิตเชิงอนุพันธ์ และโดยการแนะนำของทุลลิโอ เลวี-ซิวิตา นักคณิตศาสตร์ชาวอิตาลี ไอน์ชไตน์จึงได้เริ่มใช้ประโยชน์จากความแปรปรวนร่วมเข้ามาประยุกต์ในทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของเขา มีช่วงหนึ่งที่ไอน์ชไตน์รู้สึกว่าแนวทางนี้ไม่น่าจะใช้ได้ แต่เขาก็หันกลับมาใช้อีก และในปลายปี พ.ศ. 2458 ไอน์ชไตน์จึงได้เผยแพร่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปซึ่งยังคงใช้อยู่ตราบถึงปัจจุบัน ทฤษฎีนี้อธิบายถึงแรงโน้มถ่วงว่าเป็นการบิดเบี้ยวของโครงสร้างกาลอวกาศโดยวัตถุที่ส่งผลเป็นแรงเฉื่อยต่อวัตถุอื่น
title: อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์

text: แรงโน้มถ่วงไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของแบบจำลองมาตรฐาน แต่มันถูกพิจารณาว่าอาจจะมีอนุภาคที่เรียกว่าแกรวิตอน ซึ่งเกิดจากการกระตุ้นของคลื่นแรงโน้มถ่วง สถานะของอนุภาคนี้ยังคงไม่แน่นอน เพราะทฤษฎีที่ยังไม่สมบูรณ์และเพราะว่าปฏิสัมพันธ์ของหลายแกรวิตอน "ที่อยู่กันตามลำพัง" อาจจะอ่อนแอเกินไปที่จะถูกตรวจพบ
title: พาหะแรง

text: ในปี ค.ศ. 1915 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ได้พัฒนาทฤษฎีเกี่ยวกับความโน้มถ่วงเรียกว่า ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ซึ่งแสดงให้เห็นดังกล่าวข้างต้นแล้วว่า แรงโน้มถ่วงมีผลกระทบกับแสง (แม้ว่าแสงจะมีมวลเป็นศูนย์ก็ตาม ทว่าจุดกำเนิดของสภาพโน้มถ่วงมิได้เกิดจากมวล แต่เกิดจากพลังงาน) หลังจากนั้นไม่กี่เดือน คาร์ล ชวาร์สชิลด์ ได้เสนอมาตราชวาร์สชิลด์สำหรับสนามโน้มถ่วงของมวลแบบจุดและมวลทรงกลม ที่แสดงว่าหลุมดำสามารถเกิดขึ้นได้ตามทฤษฎี ปัจจุบันรัศมีชวาร์สชิลด์เป็นที่รู้จักกันในฐานะรัศมีของขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำที่ไม่หมุน แต่ในเวลานั้นผู้คนยังไม่เข้าใจกัน ตัวอย่างเช่นชวาร์สชิลด์เองก็ยังคิดว่ามันไม่อาจเป็นจริงในทางกายภาพ โจฮันเนส โดรสเต นักศึกษาของเฮนดริก ลอว์เรนซ์ ได้เสนอผลลัพธ์แบบเดียวกันสำหรับมวลแบบจุดหลังจากที่ชวาร์สชิลด์เสนอแนวคิดเป็นเวลาหลายเดือน ทั้งยังได้อธิบายคุณสมบัติบางประการเพิ่มเติมอีกด้วย
title: หลุมดำ

text: การพิสูจน์เกี่ยวกับสสารมืดว่ามีอยู่จริงมีมากขึ้นซึ่งส่วนใหญ่มาจากการอธิบายการเคลื่อนที่ของดาราจักร ซึ่งดูเหมือนจะมีรูปแบบที่แน่นอน จาก virial theorem พบว่าพลังงานจลน์รวมจะมีค่าเป็นครึ่งหนึ่งของพลังงานจากแรงโน้มถ่วง แต่จากการคาดการทางทฤษฏีเมื่อเปรียบเทียบกับการสำรวจพบว่าดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างจากศูนย์กลางของดาราจักรมีความเร็วมากกว่าที่ทำนายไว้ในทฤษฏี ซึ่งจากทฤษฎีคำนวณพลังงานจากแรงโน้มถ่วงซึ่งพิจารณาจากมวลที่มองเห็นเท่านั้น ซึ่ง galactic rotation curve เป็นความสัมพันธ์ของความเร็วเชิงมุมกับระยะห่างจากจุดศูนย์กลางของดาราจักร วัตถุที่มองเห็นเท่านั้นไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ดังกล่าวได้ ซึ่งถ้าประมาณคร่าว ๆ ดาราจักรมีลักษณะเป็นทรงกลมที่มีสมมาตรแล้วสสารมืด และวัตถุที่มองเห็นจะมารวมกันอยู่ตรงกลางของดาราจักร ส่วนดาราจักรที่มีดาวแคระขาวอยู่ จะแสดงคุณสมบัติที่แปลกออกไป โดยจะมีอัตราส่วนของมวลวัตถุที่มองเห็นต่อสสารมืดมีค่าน้อย ทำให้การสำรวจวัตถุที่อยู่ห่างจากจุดศูนย์กลางมาก ๆ มีผลการสำรวจแย่ลง
การศึกษากระจุกของดาราจักรด้วยเลนส์โน้มถ่วงเป็นการประมาณมวลที่มีอยู่ในกระจุกดาราจักรโดยดูจากผลการรวมแสงที่มาจากดาราจักรพื้นหลัง ดังเช่นในกระจุกดาราจักร Abell 1689 การใช้เลนส์โน้มถ่วงสามารถยืนยันถึงการมีอยู่ของมวลมากกว่าที่มองเห็นได้เพียงลำพังจากแสงของกระจุกดาราจักร ในขณะที่การสังเกตการณ์กระจุกดาราจักรหัวกระสุนก็แสดงให้เห็นว่า มีมวลสารจำนวนมามากที่ให้ผลทางเลนส์โน้มถ่วง ซึ่งแยกส่วนออกมาอย่างเด่นชัดจากผลของมวลที่แผ่รังสีเอ็กซ์ที่เรารู้จักเป็นอย่างดี
title: สสารมืด

text: ทฤษฎีการรวมแรงครั้งใหญ่นี้ ยังมิได้รวมไปถึงการควบรวมอันตรกิริยาตามแบบจำลองมาตรฐานเข้ากับแรงโน้มถ่วงควอนตัม มีการคาดการณ์ว่าอาจเป็นไปได้ที่จะรวมเอา แรงโน้มถ่วง เข้ากับอันตรกิริยาทั้งสามอย่างตามทฤษฎีเกจ เพื่อให้กลายเป็น ทฤษฎีแห่งสรรพสิ่ง (Theory of everything)
title: ทฤษฎีการรวมแรงครั้งใหญ่

text: ทฤษฎีโน้มถ่วงเชิงควอนตัม () เป็นทฤษฎีที่พยายามรวม กลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งอธิบายแรงพื้นฐาน สามแรงคือ แรงแม่เหล็กไฟฟ้า แรงนิวเคลียร์แบบเข้ม และแรงนิวเคลียร์แบบอ่อน เข้ากับ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ซึ่งใช้อธิบายแรงโน้มถ่วง เป้าหมายของทฤษฎีนี้ก็คือ การอธิบายทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปในระดับพลังงานสูง และ ทฤษฎีควอนตัมในระดับสเกลใหญ่ภายใต้กฎหนึ่งเดียวเป็นทฤษฎีแห่งสรรพสิ่ง (Theory of Everything: TOE)
title: ความโน้มถ่วงเชิงควอนตัม

text: ทฤษฎีสนามแรงบิด บางครั้งถูกนำเสนอในลักษณะการทดแทนทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป เช่น ทฤษฎี ไอน์สไตน์-คาร์ตาน, gauge theories of gravitation for the Poincaré and the affine groups ซึ่งหาวิธีเพิ่มการบิดของกาลอวกาศเข้าไปกับสภาพความโค้งของแรงโน้มถ่วง และใช้ในการทำนายผลกระทบทางฟิสิกส์ในหลากหลายระดับ อย่างไรก็ตาม ผลของการทำนายของทฤษฎีทดแทนเหล่านี้ มันจะได้ผลในระดับไม่มีนัยสำคัญ หรือขัดแย้งต่อหลักฐานจากการทดลอง[15] มันอาจต้องบ่งชี้ไว้ว่าความโค้งของกาลอวกาศและการบิดเป็นทฤษฎีทางเลือกที่ใช้อธิบายสนามแรงโน้มถ่วงและอาจสามารถใช้ทดแทนกันได้ ในขณะที่ความพยายามที่จะรวมผลของมันมาใช้ด้วยกันกลับส่งผลกลายเป็นความเบี่ยงเบน[16]
title: สนามแรงบิด (วิทยาศาสตร์เทียม)

text: การทดลองได้ถูกกล่าวหาจากแง่มุมของทฤษฎีสนามรวม, (unified field theory) นำโดย อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ทฤษฎีสนามรวมมีจุดมุ่งหมายที่จะอธิบายทางคณิตศาสตร์ทั้งทางกายภาพและธรรมชาติความสัมพันธ์ของแรงที่ประกอบด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงโน้มถ่วง, ในความหมายอื่น ๆ คือ การรวมกันของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงโน้มถ่วงให้กลายเป็นสนามหนึ่งเดียว ดังนั้นถ้าแสงถูกทำให้โค้งงอแล้ว กาล-อวกาศก็จะโค้งงอได้ ทำให้สามารถสร้างเครื่องไทม์แมชชีนล่องหนได้อย่างมีประสิทธิภาพ
title: การทดลองฟิลาเดลเฟีย

text: ถ้าจักรวาลมีความสมมาตร จริง, แรงพื้นฐานทั้ง 4 แรงจะรวมเป็นแรงเดียว — แรงแม่เหล็กไฟฟ้า, แรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน, แรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม และ แรงโน้มถ่วง — ยุคนี้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป สามารถทำนายสภาวะเอกฐานได้ถูกต้อง ภายใต้เงื่อนไขที่ว่าไม่มีผลทางควันตัม quantum effectsโดยนักฟิสิกส์หวังว่า ทฤษฎีโน้มถ่วงเชิงควอนตัม เช่น ทฤษฎีสตริง และ loop quantum gravity จะช่วยให้เราเข้าใจยุคนี้มากขึ้น
title: เส้นเวลาของบิกแบง

text: ในกฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน, แรงโน้มถ่วงเป็นแรงภายนอกที่ส่งผ่านโดยวิธีการที่ไม่มีใครทราบ ในศตวรรษที่ 20, แบบจำลองของนิวตันก็ถูกแทนที่ด้วยสัมพัทธภาพทั่วไปที่แรงโน้มถ่วงไม่ได้เป็นแรง แต่เป็นผลมาจากรูปทรงทางเรขาคณิตของกาล-อวกาศ ภายใต้หลักสัมพัทธภาพทั่วไปนั้น แรงต้านแรงโน้มถ่วงเป็นสิ่งที่เป็นไปไม่ได้ยกเว้นเสียแต่ว่าจะเกิดขึ้นภายใต้สถานการณ์ที่ได้ถูกสร้างขึ้นมา ฟิสิกส์ควอนตัมได้ตั้งสมมติฐานการดำรงอยู่ของ กราวิตอน (graviton), กลุ่มของอนุภาคมูลฐานที่ปราศจากมวลซึ่งเป็นสื่อส่งผ่านแรง, และความเป็นไปได้ของการสร้างหรือการทำลายเหล่านี้ก็ไม่มีความชัดเจน
title: แรงต้านแรงโน้มถ่วง

text: ปัญหาความยากลำบากในความสอดคล้องกันของทฤษฎีเหล่านี้ในทุกสเกลวัดระดับของพลังงานที่มาจากสมมติฐานที่แตกต่างกันว่าทฤษฎีทั้งหลายเหล่านี้นั้นจะทำอย่างไรถึงจะเข้าใจกลไกการทำงานของจักรวาลได้ ทฤษฎีสนามควอนตัมนั้นขึ้นอยู่กับสนามอนุภาคที่ฝังตัวอยู่ในกาล-อวกาศแบบแบนของสัมพัทธภาพพิเศษ ในโมเดลของสัมพัทธภาพทั่วไปแรงโน้มถ่วงจะเป็นส่วนโค้งภายในกาล-อวกาศที่มีการเปลี่ยนแปลงในขณะที่เกิดการเคลื่อนย้ายของมวลแห่งแรงโน้มถ่วง
title: ความโน้มถ่วงเชิงควอนตัม

text: ในความพยายามของไอน์ชไตน์ที่จะรวมแรงพื้นฐานทั้งหมดเข้าในกฎเดียวกัน เขาได้ละเลยการพัฒนากระแสหลักในทางฟิสิกส์ไปบางส่วน ที่สำคัญคือแรงนิวเคลียร์อย่างเข้มและแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน ซึ่งไม่มีใครเข้าใจมากนักตราบจนอีกหลายปีผ่านไปหลังจากเขาเสียชีวิตไปแล้ว ขณะเดียวกัน แนวทางพัฒนาฟิสิกส์กระแสหลักเองก็ละเลยแนวคิดของไอน์ชไตน์เกี่ยวกับการรวมแรงเช่นเดียวกัน ครั้นต่อมาความฝันของไอน์ชไตน์ในการรวมกฎฟิสิกส์ทั้งหลายเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงจึงเป็นแรงบันดาลใจสำคัญต่อแนวทางศึกษาฟิสิกส์ยุคใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งต่อทฤษฎีแห่งสรรพสิ่งและทฤษฎีสตริง ขณะที่มีความตื่นตัวมากขึ้นในสาขากลศาสตร์ควอนตัมด้วย
title: อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์

text: หากอนุภาคกราวิตอนมีจริง คาดว่าจะไม่มีมวล เนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่ปรากฏอยู่ไม่มีขอบเขตจำกัด และเป็นอนุภาคโบซอนที่มีสปินเท่ากับ 2 ค่าสปินนี้ได้จากความจริงที่ว่าแหล่งกำเนิดของแรงโน้มถ่วงเป็นเทนเซอร์ความเค้น–พลังงาน ซึ่งเป็นเทนเซอร์อันดับ 2 (เปรียบเทียบกับโฟตอนของแรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีสปินเป็น 1 มีแหล่งกำเนิดเป็นความหนาแน่นกระแสสี่มิติ ซึ่งเป็นเทนเซอร์อันดับ 1) นอกจากนี้ยังสามารถแสดงให้เห็นว่าสนามแรงจากอนุภาคไร้มวลที่มีสปิน 2 ยังให้แรงที่ไม่แตกต่างจากแรงโน้มถ่วงอีกด้วย ทำให้อนุมานได้ว่าหากพบอนุภาคไร้มวลที่มีสปิน 2 แล้ว อนุภาคนั้นควรจะเป็นกราวิตอน การค้นพบกราวิตอนจะนำไปสู่การรวมแรงโน้มถ่วงเข้ากับทฤษฎีควอนตัม
title: กราวิตอน

text: ทางเลือกในการเสนอสมบัติทางกายภาพของอนุภาคที่เป็นสสารมืด ถูกสมมุติขึ้นแต่ค่าที่ได้จากการสำรวจยังไม่สอดคล้องกับสิ่งที่สมมุติขึ้นเพราะความเข้าใจเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงยังไม่สมบูรณ์ เพื่อจะอธิบายให้ดียิ่งขึ้น แรงโน้มถ่วงที่ได้จากการสำรวจต้องมีค่ามากกว่า Newtonian มาก ๆ หนึ่งในทฤษฎีที่นำมาใช้คือ Modified Newtonian Dynamics(MOND) ซึ่งเป็นการพิจารณากฎนิวตันพื้นฐานด้วนความเร่งที่มีค่าน้อย ๆอย่างไรก็ตามโครงสร้างความสัมพันธ์ของ MOND นั้นคำนวณยากมากอีกทั้งยังมีข้อจำกัดบางอย่างที่ไม่สามารถอธิบายได้เช่น การเคลื่อนที่ของแสงผ่านเลนส์โน้มถ่วงแล้วหักเหไปรอบ ๆ ดาราจักร แต่ MOND ก็เป็นแนวคิดเริ่มต้นทำให้มีการพัฒนาต่อมา Jacob Bekenstein ได้สร้างทฤษฎีใหม่ขึ้นคือ Tensor-Vector-Scalar เรียกอีกอย่างว่า TeVeS ซึ่งสามารถแก้ปัญหาที่กล่าวมาแล้วได้ อย่างไรก็ตามก็มีการสำรวจต่อมาในปี 2006 ศึกษาการชนกันของดาราจักรแต่ผลที่ได้ยังไม่สามารถใช้ทฤษฎีนี้อธิบายได้
และในปี 2007 John W. Moffatt ก็เสนอทฤษฎี MOG(modified gravity) ซึ่งสามารถอธิบายการชนกันของดาราจักรได้
title: สสารมืด

text: รายงานอีกเวอร์ชันหนึ่งที่ยังไม่มีข้อสันนิษฐานได้นำเสนอว่านักวิจัยกำลังเตรียมการวัดแม่เหล็กและแรงโน้มถ่วงของก้นทะเลเพื่อการตรวจสอบความผิดปกติ, ตามที่คาดคะเนกันไว้เกี่ยวกับความพยายามของไอน์สไตน์ ในการที่จะทำความเข้าใจในเรื่องเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วง ในการทดลองนี้, ยังได้เกี่ยวข้องกับการทดลองลับของนาซีเยอรมนีในการที่จะค้นหาแรงต่อต้านแรงโน้มถ่วงอีกด้วย, ซึ่งถูกกล่าวหาว่าอยู่ภายใต้การนำโดยนายทหารนาซีเยอรมันระดับสูงชื่อ ฮานส์ แคมเลอร์ (SS-Obergruppenführer Hans Kammler)
title: การทดลองฟิลาเดลเฟีย

text: หัวข้อต่าง ๆ ที่นักดาราศาสตร์ทฤษฎีสนใจศึกษาได้แก่ วิวัฒนาการและการเปลี่ยนแปลงของดาวฤกษ์ การก่อตัวของดาราจักร โครงสร้างขนาดใหญ่ของวัตถุในเอกภพ กำเนิดของรังสีคอสมิก ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป และฟิสิกส์จักรวาลวิทยา รวมถึงฟิสิกส์อนุภาคในทางดาราศาสตร์ด้วย การศึกษาฟิสิกส์ดาราศาสตร์เป็นเสมือนเครื่องมือสำคัญที่ใช้ตรวจวัดคุณสมบัติของโครงสร้างขนาดใหญ่ในเอกภพ ที่ซึ่งแรงโน้มถ่วงมีบทบาทสำคัญต่อปรากฏการณ์ทางกายภาพต่าง ๆ และเป็นพื้นฐานของการศึกษาฟิสิกส์หลุมดำ และการศึกษาคลื่นแรงโน้มถ่วง ยังมีทฤษฎีกับแบบจำลองอื่น ๆ อีกซึ่งเป็นที่ยอมรับและร่วมศึกษากันโดยทั่วไป ในจำนวนนี้รวมถึงแบบจำลองแลมบ์ดา-ซีดีเอ็ม ทฤษฎีบิกแบง การพองตัวของจักรวาล สสารมืด และ พลังงานมืด ซึ่งกำลังเป็นหัวข้อสำคัญในการศึกษาดาราศาสตร์ในปัจจุบัน
title: ดาราศาสตร์

text: ราวปี 1980 สถานะของอนุภาคมูลฐานที่เป็นมูลฐานอย่างแท้จริง-"องค์ประกอบสุดชั้ว" ของสสาร- ได้ถูกละทิ้งเป็นส่วนใหญ่สำหรับแนวโน้มที่จะเป็นการปฏิบัติมากขึ้น ได้ถูกประมวลอยู่ในแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ของอนุภาค ซึ่งเป็นทฤษฎีที่ประสบความสำเร็จจากทดลองทางวิทยาศาสตร์มากที่สุด การขยายความและทฤษฎีทั้งหลายที่อธิบายเกินกว่าแบบจำลองมาตรฐาน รวมทั้งทฤษฎี supersymmetry ที่นิยมกันอย่างสุดขั้ว ได้เพิ่มจำนวนอนุภาคมูลฐานเป็นสองเท่าโดยการตั้งสมมติฐานที่แต่ละอนุภาคที่รู้จักกันแล้วควบรวมเข้ากับพันธมิตร"เงา" ทำให้มีจำนวนอนุภาคมากกว่าเดิม แม้ว่าสุดยอดพันธมิตรดังกล่าวทั้งหมดยังคงไม่ได้ถูกค้นพบแต่อย่างใด ในขณะเดียวกัน โบซอนมูลฐานที่เป็นตัวเชื่อมแรงโน้มถ่วงที่เรียกว่า แกรวิตอน (Graviton) ก็ยังคงเป็นสมมุติฐานอยู่
title: อนุภาคมูลฐาน

text: พฤติกรรมคล้ายหลุมดำเนื่องจากเอดีเอสและซีเอฟทีระหว่างทฤษฎีของแรงนิวเคลียร์ที่รุนแรงไม่มีอะไรเกี่ยวข้องกับทฤษฎีแรงโน้มถ่วงและทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัม ทฤษฎีเหล่านี้คล้ายกันเพราะใช้อธิบายทฤษฎีสตริง ดังนั้นการก่อตัวและความไม่ต่อเนื่องของ ควาร์ก-กลูออน พลาสมานั้นก็เกี่ยวข้องกับการเกิดหลุมดำ ลูกไฟที่ Relativistic Heavy Ion Collider [อาร์เอชไอซี] เป็นปรากฏการณ์ที่อาจเทียบได้กับหลุมดำ และคุณสมบัติส่วนใหญ่จะทำให้ได้อย่างถูกต้องโดยใช้การเปลี่ยนเทียบนี้ อย่างไรก็ดี ลูกไฟนี้ไม่ใช่วัตถุโน้มถ่วง และก็ยังไม่ทราบแน่ชัดว่าจะมีพลังงานมากกว่าที่เครื่องเร่งอนุภาคLarge Hadron Collider [แอลเอชซี] จะสามารถสร้างหลุมดำจิ๋วขึ้นมาตามทฤษฎีหรือไม่
title: หลุมดำ

text: แนวคิดในเรื่องสสารเชิงลบได้มีปรากฏในทฤษฎีเรื่องสสารที่ผ่านมาในอดีต เป็นทฤษฎีซึ่งขณะนี้ได้ถูกละทิ้ง โดยใช้ทฤษฎีกระแสวนของแรงโน้มถ่วง (vortex theory of gravity) ที่ครั้งหนึ่งเคยได้รับความนิยม, เป็นความน่าจะเป็นของสสารกับแรงโน้มถ่วงที่มีค่าเป็นลบซึ่งได้ถูกอ้างไว้โดยวิลเลียม ฮิกส์ ในคริสต์ทศวรรษ 1880 ในระหว่างคริสต์ทศวรรษ 1880 และ 1890, คาร์ล เพียร์สันได้นำเสนอความมีอยู่ของการ "ปะทุ" (squirts) (ของแหล่งกำเนิด) และการยุบตัวของกระแสอีเทอร์ แสดงถึงการปะทุตัวของสสารปกติและแสดงถึงการยุบตัวของสสารเชิงลบ ทฤษฎีของเพียร์สันจำเป็นต้องใช้มิติที่สี่สำหรับการไหลเข้าและไหลออกของอีเทอร์ 
title: ปฏิสสาร

text: ทฤษฎีสตริง เป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ สำหรับฟิสิกส์เชิงทฤษฎี ที่มี บล็อกโครงสร้าง (building blocks) เป็นวัตถุขยายมิติเดียว (สตริง) แทนที่จะเป็นจุดศูนย์มิติ (อนุภาค) ซึ่งเป็นพื้นฐานของแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาค นักทฤษฎีสตริงนั้นพยายามที่จะปรับแบบจำลองมาตรฐาน โดยการยกเลิกสมมุติฐานในกลศาสตร์ควอนตัม ที่ว่าอนุภาคนั้นเป็นเหมือนจุด ในการยกเลิกสมมุติฐานดังกล่าว และแทนที่อนุภาคคล้ายจุดด้วยสตริงหรือสาย ทำให้มีความหวังว่าทฤษฎีสตริงจะพัฒนาไปสู่ทฤษฎีสนามโน้มถ่วงควอนตัมที่เข้าใจได้ง่าย นอกจากนี้ทฤษฎีสตริงยังปรากฏว่าสามารถที่จะ "รวม" แรงธรรมชาติที่รู้จักทั้งหมด (แรงโน้มถ่วง, แรงแม่เหล็กไฟฟ้า, แรงอันตรกิริยาแบบอ่อน และแรงอันตรกิริยาแบบเข้ม) โดยการบรรยายด้วยชุดสมการเดียวกัน
title: ทฤษฎีสตริง

text: เคปเลอร์ได้คิดค้นระบบแบบใหม่ขึ้นโดยปรับปรุงจากแบบจำลองเดิมของโคเปอร์นิคัส ทำให้รายละเอียดการโคจรต่าง ๆ ของดาวเคราะห์และดวงอาทิตย์ที่ศูนย์กลางสมบูรณ์ถูกต้องมากยิ่งขึ้น แต่เคปเลอร์ก็ไม่ประสบความสำเร็จในการนำเสนอทฤษฎีนี้เนื่องจากกฎหมายในยุคสมัยนั้น จนกระทั่งต่อมาถึงยุคสมัยของเซอร์ ไอแซค นิวตัน ผู้คิดค้นหลักกลศาสตร์ท้องฟ้าและกฎแรงโน้มถ่วงซึ่งสามารถอธิบายการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ได้อย่างสมบูรณ์ นิวตันยังได้คิดค้นกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงขึ้นด้วย
title: ดาราศาสตร์

text: ทฤษฎีสนามควอนตัมจำลองแรงพื้นฐานสามชนิดแรกได้อย่างแม่นยำ แต่ไม่ได้จำลองแรงโน้มถ่วงควอนตัมเอาไว้ อย่างไรก็ตาม แรงโน้มถ่วงควอนตัมบริเวณกว้าง"สามารถ"อธิบายได้ด้วย ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
title: แรง