¿Todos los objetos en el universo se comportan de la manera en que la relatividad general predice?

En cierto sentido, para nada: GR como se enseña y se usa tradicionalmente es una teoría muy antigua que tiene muchas cosas útiles que decir sobre la gravedad, pero no incorpora mucho de lo que se descubrió en el siglo XX, incluidas todas las cosas cuánticas Por lo tanto, no tiene fotones, no tiene una teoría adecuada de los átomos y no tiene una teoría adecuada de la materia en masa. Afortunadamente, eso rara vez importa porque es raro que la gravedad interactúe tan fuertemente con las cosas cuánticas que no se puede solucionar el problema haciendo dos cálculos en su mayoría independientes. Tenemos una teoría cuántica que involucra gravitones que reproduce GR exactamente a bajas energías, pero (i) es un trabajo difícil y realmente no agrega una visión relativa al enfoque de cálculo de dos en su mayoría independientes y (ii) precisamente en el régimen de alta energía donde bien podría haber fuertes interacciones entre la gravedad y el resto de la mecánica cuántica, desarrolla dificultades matemáticas y no se puede usar.

Sin embargo, para situaciones en las que el principal efecto de interés es la gravedad y la parte cuántica de la física se puede agregar por separado, no tenemos conocimiento de ningún fallo de GR. Es un respaldo bastante fuerte, porque hemos confirmado algunas de las predicciones más escandalosas y / o sorprendentes de GR, incluido el Big Bang, la existencia de agujeros negros, la emisión de ondas gravitacionales por sistemas binarios de estrellas de neutrones como PSR B1913 + 16 y (probablemente) Arrastre de fotogramas (por Gravity Probe B).

Sin embargo, como señala Eli Pasternak, el hecho de que tengamos que agregar materia oscura (así como energía oscura y un campo de inflación) para obtener los detalles del Big Bang correctamente podría significar un problema con GR en sí mismo. Sería un fracaso bastante patético, dado que GR aparentemente es lo más difícil (como los agujeros negros), pero no fue lo más fácil (extensiones interminables de galaxias distribuidas uniformemente), pero han sucedido cosas más extrañas.

La relatividad general no es compatible con la mecánica cuántica, por lo que la respuesta es no, no todos los objetos en el universo se comportan de la manera en que la relatividad general predice. Particularmente, las cosas pequeñas y de alta energía es donde los efectos cuánticos tienen prioridad sobre la relatividad general.

Cada observación relevante ha coincidido con las predicciones de la relatividad general, por lo que se ve bastante bien.

¡Nunca podemos hablar de “todos los objetos” porque hay demasiados! Por eso no podemos probar teorías. Cuanta más evidencia de apoyo, mejor es la teoría, pero un solo contraejemplo, aunque generalmente solo requiere un ajuste a una teoría, puede hacer que toda la teoría se derrumbe. La ahora desaparecida teoría del éter de la transmisión de ondas electromagnéticas es un ejemplo de esto último.

Hasta el momento no se han observado excepciones. Sin embargo, probablemente la mayoría de los físicos esperan que se descomponga a escalas pequeñas o con grandes fuerzas gravitacionales. Es probable que los agujeros negros y el Big Bang impliquen correcciones cuánticas.

Si solo se hicieran observaciones en contradicción con la relatividad general, habría una pista sobre cómo modificar la teoría.

No. GR necesita materia oscura para corregir anomalías, es decir, donde está terriblemente mal.

La materia oscura, los agujeros negros y la constante cosmológica son parches que GEM no necesita.