又一个惊世骇俗、石破天惊的理论。然而这实在太叫人难以置信了：炮弹飞出沿抛物线运动，你可解释为空间时间弯曲，苹果落地又怎样以空间时间弯曲来解释呢？我们每个人不是都感到有一个向下的力作用在自己身上，这不就是重力即地心引力吗？怎么能说根本没有引力这种力存在呢？这与常识太不一致了！不仅常人无法理解和接受，就是一些科学家也理解不了，接受不了。
爱因斯坦在世界各地介绍他的广义相对论时就遇到过这种情况：
一位物理学教授中途气愤地退席了：“讲的什么玩意儿！用几何代替力学，用数学代替物理学。我可不是数学家！”
过了一会儿，又一位头发花白的数学家离开了报告厅：“天哪，玩的什么玄哪！我可不是哲学家！”
在听众中有些既是物理学家又是数学家同时又有哲学头脑的人也在嘀咕：“唉，牛顿的理论多么简单明了！爱因斯坦为什么要搞得那么复杂呢？这广义相对论，真是没法懂！”①
然而真正的科学并不会因为与常识相矛盾，或为那些只会固守已有教条的所谓学术权威的无法接受而不再是科学，就不正确了。爱因斯坦的广义相对论是由经过实验验证的基本原理出发，通过大胆突破原有的物理学概念的框框，引进全新的物理概念，经过复杂、严密的数学推导和运算才建立起来的。作为一种科学的抽象，从表面上看它仿佛离真实很远，事实上它是在更深的层面上更正确、更完全地反映了客观世界的本来面目。
①秦关根：《爱因斯坦》，中国青年出版社1979年版，第137-138页。
其实，人们所以感到广义相对论的理论难以接受，主要是由于人们在日常生活中，眼界总是受到局限。如，生活在地球上的人，看到他脚底下那片地，总以为地球是一块平板，看不到它实际上是球面。他在测量一个小三角形的三个内角之和又不要求特别精确时是1800，当现在要测量一个很大的三角形，这个三角形就不再是在平面上，而是在球面上了，它的三个内角之和就大于180了；同样，在平面几何中，圆的周长和直径之比是一个常数，约等于3．1415926，但是在球面上，圆的周长和直径之比就小于了。由于欧几里德几何学是与眼界受到局限的人们的生活经验相一致的，所以它能深入人心，被人们看作是天经地义的绝对真理，而事实上更精确的非欧几里德几何学由于受，为先人为主的人们的欧几里德几何学观念的“抗阻”，反倒难以被接受，甚至被视为谬误了。
然而科学就是科学，它并不会因为有人对它不理解，甚至反对它，就不能成立，就不再科学。过去，根据牛顿的理论，地球绕着太阳转动，是因为太阳对地球有引力。现在，根据爱因斯坦的广义相对论，地球绕太阳转动，并不是因为太阳对地球有什么引力，而是因为太阳有巨大的质量，使太阳周围的空时发生了弯曲。在弯曲的四维空时中只有曲线，没有直线。因而地球不可能在四维空时中作匀速直线运动，它只能沿着短程线作曲线运动。
如图xv平面和时间坐标轴，螺线是四维空时中的短程线，是地球由于惯性沿着一条最“直”的线作惯性运动留下的轨迹。
地球由A点出发，一年后到B点，两年后进到C点的位置。A、B、C投影到xy平面上是同一个点，螺线投影到xy平面上是一个椭圆，它就是我们所看到的地球围绕太阳转动的运动轨迹。
尤其值得提出来的是，在解决水星近日点进动这个实际问题上，爱因斯坦从广义相对论的引力理论中，不仅得到了牛顿引力理论的结果，而且还得到了牛顿理论中找不到又无法说明的43秒。爱因斯坦给慕尼黑大学的索末菲教授写信时说：
“上个月是我一生中最激动、最紧张的时期之一，当然也是收获最大的时期之一。我不可能想到写信。”
他给莱顿大学的埃伦费斯特教授写信时说：
“……方程式给出了水星近日点运动的正确数字，你可以想像我有多么高兴！有好几天，我高兴得不知怎样才好。”①
广义相对论终于解开了水星近日点找不到归宿的每百年43秒的进动的问题，原来根本不存在什么火神星，只是由于牛顿的引力理论不够精确，用到水星轨道的计算上发生了误差，这才引起了想找一颗新星——火神星的误会。
①秦关根：《爱因斯坦》，中国青年出版社1979年版，第146—147页。
事实表明，广义相对论并没有彻底抛弃牛顿力学，而是以扬弃的方式保留着牛顿的力学理论。从相对论中能推导出牛顿力学，相对论又能给出牛顿力学所没有的东西。广义相对论较之于牛顿力学，是一种更全面、更精确，因而也更科学的理论，牛顿力学只是广义相对论的一级近似。
至于说广义相对论用几何代替力学，用数学代替物理学，其中还充满了哲学思辨，这就不能怪爱因斯坦了。自然界本来就是一个具有多种性质的有机整体，人们为了研究的方便，把它的某一方面从有机整体中割裂出来作为自己的研究对象，最后忘记了这一对象只有在其总体联系中才是有意义的，反而以“局部的观点”来反对从总体的有机联系上来把握客观世界的科学，这就只能怪他们自己的形而上学局限性了。
广义相对论的创立表明，高度的理论思维能力对于重大的科学发现是何等的重要，为什么许多大科学家往往同时也是大哲学家、大思想家？其共同的基础就是由于他们都是思维能力特别强的人。
两条推论
第一个推论：光谱线的引力红移。物理学界都知道，在高温下，每一种气态的化学元素会辐射出几种一定频率的光线。分析恒星的化学成分，就是利用对恒星所发出的光进行光谱分析的办法。有什么样的光谱线，就有什么样的元素存在。根据广义相对论，引力场会使时钟变慢，因此在原子中，电子的振荡频率变低，辐射出的光的频率也随着变低。所以，引力场很强的恒星发出的光谱线，应该向低频端，也就是向红端移动，这就是所谓的引力红移现象。
第二个推论：引力场会使光线偏转。爱因斯坦通过计算于1911年就曾预言，从远处的恒星所发出来的光线，如果掠过太阳表面，光线会偏转0．83秒的角度。后来，他于1915年纠正了自己的错误，提出应是1．7秒。①
3.理论的证实及其意义
早在爱因斯坦于1911年提出光线掠过太阳表面会发生0．83秒的偏转时，柏林的天文学家弗劳因德利希就决定去验证这一推论了。
怎么验证呢？在白天强烈的太阳光下根本看不到星星。晚上可以看到星星，可是太阳又早落山了。怎样才能在有太阳的时候看到星光呢？只有日全食的时候，月亮遮住太阳，刹那间，仿佛夜幕降临一样，这时就能看到紧挨着太阳的星光了。1914年8月，在俄国的克里米亚半岛可以看到日全食。于是弗劳因德利希就率领观测队奔赴克里米亚。不巧，弗劳因德利希率领的观测队刚到俄国，第一次世界大战就爆发了。他们不仅未能去观察日全食，还被抓了起来，直到后来交换战俘才被遣送回柏林。
①这是当时爱因斯坦给出的数字，现在一般采用1.75秒。
然而，科学的进步是任何人都阻挡不了的。弗劳因德利希的验证遇到挫折后，当天文学界告知1919年在巴西北部的索布拉尔和几内亚的普林西比岛可以观察到日全食时，英国皇家天文学会于1917年3月召开紧急会议，通过决议立即组织委员会筹备1919年的日全食观测。
1919年2月，英国组织了两支伟大的远征队分赴两个观测点，其中一支由英国伟大的天文学家阿瑟·爱丁顿爵士亲自带队。像一首进入未知世界的伟大史诗，像一次扣人心弦的探险，不是去寻找财宝，也不是为了了解那里的风土人情，完全是凭着对一个伟大科学家的信赖，因为他详尽地阐述了一种大胆的理论，而且仅仅是依靠他的科学推理获得的。他从纯粹的思维领域里大胆地断言：从远处的恒星所发出来的光线掠过太阳表面时，会发生1．7秒这样大角度的偏转（后来他经计算得到这个数字，纠正了他于1911年得到的0．83秒的数字）①，而按照牛顿的引力理论应当是0．87秒。
科学家们深知，这不单是对一位科学家的一种推测的验证，究竟是0．87秒，还是1．7秒，是关系到两个引力定律，两种物理世界图像哪个更精确的问题，它关系到两个科学时代！
爱丁顿爵士率领的远征队提前一个月到达普林西比岛，然而直到最后一分钟，他们却几乎什么东西也没有得到。爱丁顿爵士清楚地记得，那天的黎明是在阴云密布中到来的。当接近日全食时，黑暗的月轮周围围绕着光环，浮现出云层，就像人们经常在看不见星星的夜晚所看到的那样。“没说的，按照原计划进行，但愿结果美好”。一个奇怪的、鬼魂似的、半明半暗的光环笼罩住了地球。
①不少传记中把这个数字说成是1．75秒，是不符合实际的——作者。
观察场上死一般的寂静——撕破它的只有蟋蟀的呜叫声、换底片暗匣的咔嚓声和挥霍珍贵的几秒钟节拍器时的滴答声。这时，突然一束闪光出现在看不见的太阳的上方，在太阳的表面几亿公里上空持续飘浮。普林西比岛上的观测队员们没有时间去欣赏这奇异的太空景象，他们急切地期待着实验成功。
天空的云层越来越厚，仿佛存心要与观测队作对，不让人们照到爱因斯坦所料定的情况似的。第一张照片上没有一颗星星的影子，然而在2～20秒的时间内，大约拍了16张照片。接近日全食结束时，云层消失了，最后几张照片倒很清楚。在许多照片中，有一个或几个非常重要的星星没有照上。但是，有一张底片终于成功了：五颗星星的光照在底板上，这样就足以证实或证伪爱因斯坦的理论。
细心地检验带回来的结果。把从索布拉尔带回的照片与格林尼治观测台的照片加以比较，经过反复验证计算．终于得出，光线偏转的角度是1．64秒。与爱因斯坦推断的1．7秒更接近。
1952年2月，芝加哥大学组织了一支新的远征队，旨在进一步证实已被人们接受了的实验。他们在喀土穆拍摄了日全食时见到的星星的照片。他们的实验结果比由索布拉尔和普林西比得到的更精确，也更接近爱因斯坦用理论计算出的数字：光线偏移角度为1．7秒。
1919年11月初，在英国皇家物理学会和皇家天文学会举行的一次重要的联席会议上，在热烈而紧张的气氛中，他们公布了两个队的观测的结果。皇家学会主席汤姆逊宣布爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就之一。他说，这不是发现一个孤岛，而是发现了整个新的科学思想的新大陆。这是牛顿首先阐明万有引力原理以来所做的和引力相关的最伟大的发现①。尽管在当时，爱因斯坦的理论对于一般人来说还是深不可测的，就是高度赞扬了它的、作为这次会议主席的那位英国物理学界的权威就坦白地说：“我不得不承认，到目前为止，还没有一个人能用简单的语言向我讲述爱因斯坦的理论实际描述的内容。”然而，这件事本身却以其重大的意义在某些方面震撼了整个世界科学界，震动了每一个人。
①[法]瓦朗坦：《爱因斯坦和他的生活》，世界知识出版社1989年版，第59页。
“人类思想史上最大的成就之一”，汤姆逊的评价是公允的。
广义相对论确是人类认识自然界的历史上的一次巨大的飞跃。无论怎么评价它，都不会过高。难怪最不爱说话的英国物理学家、诺贝尔奖金获得者、相对论量子力学的创始人狄拉克也说：“广义相对论电许是人类曾经作出过的最伟大的科学发现。”①直到1955年，世界著名物理学家玻恩在报告中还曾讲道：“对于广义相对论的提出，我过去和现在都认为是人类认识大自然的最伟大的成果，它把哲学的深奥、物理学的直观和数学的技艺令人惊叹地结合在一起。”②只要熊站到这样高度来理解爱因斯坦作出的新贡献，对在千年之交人们评选最伟大的思想家时，他能得票率高居第二名，应该是名至实归的了。爱因斯坦本人当然更清楚自己所创立的新理论的意义，所以他也一直把广义相对论看作是自己毕生最重要的科学成就。为此，他对自己后来不是因此，而是由于光量子方面的成就获得诺贝尔物理学奖还很不以为然。
爱因斯坦在广义相对论中阐明了引力的几何学理论，这是自然科学史上最伟大的理论成就之一，它使整个物理学的理论基础大为单一化。广义相对论是数学与自然科学之间相互有效结合的光辉范例，它用数学公式精确地表达了物理问题，既促进了数学的发展，又推动了物理学研究的深入。广义相对论还具体勾画出了欧几里德几何学和牛顿引力理论的适用范围，证明这两个学说是物质世界在特殊情况下的图像。爱因斯坦提出的引力学说和运动规律反映了凌驾于它们之上的更为普遍的自然规律。
①秦关根：《爱因斯坦》，中国青年出版社1979年版，第118页。
②[法]赫尔内克：《爱因斯坦传》，科学普及出版社1979年版，第54页。
