Bir Atomdan yaklaşık 100.000 kez daha küçük olan ve Atomun merkezinde bulunan zerreye Atom çekirdeği denir. Çekirdek kütlesiyle hatta ondan daha önemlisi çekirdek yükü ile meydana getirdiği atomun bütün özelliklerini belirler. Günlük yaşamımızı biçimlendiren Atomlar birbirleriyle etkileşerek kimyasal Maddeleri meydana getiriyor olsalar bile çekirdeğin çok sağlam olması sebebiyle atomlar değiştirilemezmiş gibi görünürler.

Bir çekirdek çok sağlam olmasına karşın yine de parçalanabilir. Atomlar yüksek hızlarla birbiriyle çarpıştıkları zaman iki çekirdek birbirine çarpabilir daha sonra ya parçalara ayrılabilir ya da birleşip yeni bir çekirdek meydana getirebilirler. Aynı zamanda çekirdek altı parçacıklar meydana çıkar. Yirminci yüzyılın birinci yarısının yeni fiziği bu parçacıkların sırlarıyla dolu

Bu parçacıkların birbirine uyguladığı ve atom çekirdeğini bir arada tutan kuvvetler öylesine güçlü ki bu parçacıkların çekirdek içinde ve dışında hızları 300.000 km/sn olan ışık hızına yaklaşır. Bu hızlar hesaba katıldığında on dokuzuncu yüzyıl fizik yasalarının ikinci kez değiştirilmesi yani Einstein'ın özel görelilik teorisini dikkate almamız gerekir.

Bu teori de Einstein'ın 1905'te yayımladığı bir teorinin sonucuydu. Einstein'ın başlangıç noktası şuydu : Dış uzayda laboratuarda yapılan bir deney laboratuarın ne kadar hızlı ve hangi yöne hareket ettiğine bağlı olmayan bir sonuç verir. Bu laboratuarda ışık hızını ölçmeye çalışırsanız bu hızın laboratuarın hızına ve hareket yönüne bağlı olmadığını görürüsünüz. Acayip bir şey! Diyelim bir uzay gemisinin hızı 50.000 km/sn. Uzay gemisinde ışığın hızının bir yönde 350.000 km/sn'ye hıza çıkacağını öbür yönde ise 250.000 km/ sn'ye düşmesini bekleyebilirsiniz. Dik yönlerde ise normal 3000.000km/sn'den biraz farklı olmasını tahmin edebilirsiniz.

Böyle bir deneyin yapılabilmesi için hassas saatlere ve çubuk metrelere ihtiyaç vardır.Bunun da ötesinde değişik Saatlerin birbirlerine göre ayarlanması gerekir. Saatler ve çubuk metrelerin laboratuarın hızından pekala etkileneceğini Hollandalı Hendrik Antoon Lorentz ( 1853-1928 )ile ondan bağımsız olarak ve birkaç yıl daha önce ( 1889'da ) İrlandalı George Francis Fitzgerald tarafından öne sürülmüştü.

Hollanda'dahi bir çok kimse Lorenz'i başka bir özelliğiyle tanır. Hollanda'da Zuyderzee'de bir barj inşaatını değerlendirmek amacıyla kurulmuş olan bir komiteye Başkanlık ediyordu.Kuzey Denizi'ni Zuyderzee'den ayırmak için 32 kilometrelik bir önleme barajının yapılması gerekiyordu. Gelgit hareketlerinden dolayı Su akımlarını hesaplanması zorunluluğu ortay çıkmıştı. O zamanlar bilgisayarların olmadığı düşünülecek olursa Lorentz'in hesaplamaların nedenli hassas olduğu anlaşılır.

Lorentz hareketli Saat ve çubuk metrelerin kendi hareketlerinden etkileneceklerini düşünmüştü. Bu etkilerin bir sonucu olarak hareket ve hareketsizliğin göreli kavramlar olduğunu tam olarak anlayan kişi Einstein oldu. Işık hızının ölçülebildiği öyle mutlak durgun yada mutlak gözlem çerçevesi diye bir şey yoktur.

Göreli olması gereken başka şeylerde çıktı. Bu teoride kütle ( m kütlesi Newton'un F=m.a yasasında tarif edildiği gibidir. Çağdaş fizik hocaları kütleyi hızdan ayrı düşünmeye yeğler.) enerji de hıza bağlıdır.Aynı şey Elektrik alan ve manyetik alan şiddetleri içinde geçerlidir. Einstein bir maddenin kütlesinin onun içerdiği enerjiyle orantılı olduğunu keşfetti. Bir parçacığın “ durgun enerjisi” parçacığın durgun kütlesiyle orantılıdır.

E = m . c2

Burada E parçacığın enerjisi m kütlesi ve c evrensel sabit olan ışık hızıdır.

Bu denklem ışığın hızının çok büyük olması sebebiyle her parçacığın çok fazla enerjisi olduğunu söylüyor. İşte bu yüzden Görelilik ilkesi fizik açısından çok önemli oldu. Her şey ve herkes için görelilik ilkesi geçerliyse o zaman teori kendi içinde uyumludur. Yüksek hızlarla giderken sadece saatler yavaşlamaz aynı zamanda Canlı veya cansız bütün süreçler ışık hızına yakalaştığında teorinin ön gördüğü şekilde davranır. İnsan kalbi biyolojik bir saattir dolayısıyla ışık hızına yakın bir hızdan hareket eden bir uzay gemisinde Dünya'dakine göre daha yavaş çalışacaktır.

Bu garip durum Einstein tarafından ortaya koyulan ve “ikizler paradoksu” olarak bilinen olaya yol açar. Bu paradoksa göre tek yumurta ikizlerinden Dünya'da kalanı ile ışık hızına yakın bir hızda seyahat edeni farklı hızda yaşlanır. İkizlerden uzay aracında olanı yani aracın motorunun ivmesini hissedeni diğerinden genç kalır. Diğerinin Dünya'nın çekim alanını hissetmesi olayı genel görelilik ilkesi kapsamında ele alınmalıdır. Bununla birlikte ikizlerden hiçbiri içinde bulunduğu laboratuarın mutlak hızını hesaplayamaz.

Einstein'ın özel görelilik teorisine göre uzay ve zamanı algılama biçimimiz nerede bulunduğumuza ve nasıl hareket ettiğimize bağlıdır. Hızlı bir trende bulunan bir kişi saatlerini ayarlamış ve trenin uzunluğunu ölçmüş olabilir ancak dışarıdaki bir gözlemci için Ağaçlar arsındaki uzaklıklar değişmediği halde terenin uzunluğu biraz kısalmakta ve saatler aynı zamanı göstermemektedir.

Einstein bu yüzden kütle çekim yasalarının da görelilik ilkesine uydurulması gerektiğini çok hızlı bir şekilde algıladı. Kütle çekim kuvvetinin küçük cisimler üzerinde önemli bir etkisi yoktur. Atom altı parçacıklar söz konusu olduğunda kütle çekimi son derece zayıftır. Bu nedenle bizim konumuzda kütle çekiminin pek rolü olmayacaktır. Bununla birlikte Einstein'ın karşılaştığı problem son derece küçük parçacıklar arsındaki diğer kuvvetleri anlamak bakımından da önem kazanacaktır. Bu yüzden onu 10 yıl uğraştıktan sonra bulduğu çözümü açıklayalım.

Görelilik ilkesini kütle çekim ilkesine uygulamak için ilkenin şu şekilde genişletilmesi gerekirdi. Laboratuarınızın mutlak hızının hesaplanmasının imkansız olmasının yanı sıra küte çekim kuvvetlerinin etkisi sonucunda bu hızda meydana gelecek değişmeleri ayırt etmekte imkansız olmalıdır.

Einstein yer çekiminin uzay ve zamana yaptığı etkinin bir miktar ıslaklığın düz bir Kağıt parçasında üzerindeki aynı olacağı sonucuna vardı: Kütle çekimi uzay zamanı eğer. Ortaya çıkan eğriler ve kıvrımlar düzleştirilemez. Eğri uzayların matematiği günümüzde biliniyor. Ancak Einstein zamanında böyle soyut ve hayali matematiksel kavramları fizik yaslarını formüle etmek için uygulamaya kalkmak tamamen yeni bir şeydi.

O yüzden Einstein'ın bu konuları öğrenmesi yıllar aldı. Yetmiş beş yıl sonra günümüzde matematikçiler ileri matematikle flört etmeye iyice alıştılar. Yalnız bu Gün bile problem sadece soyut matematikle uğraşmak değil; çoğu zaman en zor olanı doğru matematiksel denklemleri ve formülleri bulmaktır. Bir kere denklemleri bulursak onun karışık kısımlarını ayıklar ve bilgisayar kullanarak problemi çözebiliriz. Ama denklemler nerede?

Einstein'ın kütle çekimi teorisine genel görelilik teorisi denir.