行星围绕太阳转，其实是陷入太阳制造的时空凹陷？
我们通常把引力想象为推或拉着我们的某种力，但爱因斯坦开辟了一个新思路。他认为，引力不是力，而是顺应时空弯曲的外在表现。从这种观点来看，表面看起来是在引力控制下运动着的物体，实际上只是自然而然地沿着它面前弯曲的时空移动。光之所以会走弯路，是因为它沿着弯曲的时空之路行进。水星离太阳最近，感受到的时空弯曲就更大，这在一定程度上解释了其轨道额外进动的原因。
广义相对论认为，时空就像一块看不到尽头的橡胶板。在这个两维的图景中，像地球这样的物体陷入这块有弹力的、时空弯曲的垫子里，从而产生我们称之为“力”的东西。（图片来源：维基共享资源）
这些现象的背后机制到底是怎样的呢？在爱因斯坦眼中，空间不再是一个巨大的空旷区域，空间本身就是一个物理实体。空间像是一块看不到尽头的橡胶板，这块板可以以多种方式改变其形态：可以被拉伸或挤压，可以被拉直或变弯，甚至可以收缩成点。所以，一颗和我们的太阳一样巨大的恒星踞坐在这个有弹性的垫子上，会像一颗宇宙保龄球一样，造成一处时空凹陷。物体的质量越大，所创建的时空凹陷就越深。因此，行星围绕着太阳运转，并不像牛顿所说的那样，是被看不见的力所控制，实际上，它们只不过是陷入了由太阳制造出来的时空凹陷里。
对质量小一些的天体来说，情形也是一样的。例如，地球并不是用魔幻般的引力来拉拽卫星，以使其在特定轨道上运行的，相反，是卫星自行沿着一条“笔直的”路线前行。之所以说路线是“笔直的”，是从卫星自己的四维局部参考系来观察的。我们用三维的思维模式不可能构想出四维的时空，但是我们可以用两维的思维模式来试试。
设想一下，两位古代探险家同时从赤道的不同位置出发，向正北方向走去。在他们的意识中，地球是平的。他们既不向东也不向西偏离一步，只是互相平行着向正北方走去。但是当他们听说彼此越走越近时，他们可能会得出这样的结论：是某种神秘的力量把他们推到了一起。然而，只有在上空的太空旅行者才清楚究竟发生了什么。当然，地球表面是弯曲的，所以，这两位探险家仅仅是沿着球面轮廓在前行。在球面空间中，两条原本平行的直线也会交汇，这与在平面空间里不一样。类似的，一颗卫星是在由地球创建的四维时空凹陷里，沿着最直的路线移动。只要一个天体持续存在，其创建的时空凹陷就始终是宇宙景观的一部分。虽然两个物体因相互吸引而有相互靠近的趋势，但我们所认为的引力，可以被描绘成这些凹陷产生的结果。换句话说，在宇宙中，时空和质能是连体婴，一个动了，另外一个也会做出反应。用物理学家约翰·惠勒喜欢说的一句话就是：“时空告诉物质如何移动，而物质告诉时空如何弯曲。”
至此，牛顿的空间盒子突然消失了。空间不再像有史以来一直想象的那样，是一个了无生气、空空荡荡的大舞台。爱因斯坦用刚刚引入物理学的一个全新的物理量（时空）告诉我们：一般说来，时空，才是宇宙的实时播放器。回想起这段历程，爱因斯坦在他的自传笔记中写道：“牛顿，请原谅我。”
爱因斯坦并不需要道歉，因为他并没有全面颠覆牛顿的万有引力定律。牛顿定律是相对论在低速情形下的近似。利用牛顿定律，完全可以处理地球层面上的普通物理学问题，因为在我们的日常生活中，引力是最微弱的力。你知道吧，一小块磁铁就能轻而易举地战胜地球引力，将一枚回形针吸起来——牛顿理论可以很方便地处理这个环境下的重力问题，感谢牛顿。
爱因斯坦所做的是把万有引力定律扩展到以前无法进入的领域，扩展到引力极为强劲的情况。当引力强劲到会导致物质以接近光速的速度坠落时，牛顿定律就完全无能为力了。当附近有强大的引力场时，广义相对论必须出场。一般来说，这样的环境存在于以引力为主宰的恒星、星系和宇宙世界。
但是，爱因斯坦回答了一个牛顿认为无法回答的问题：引力作用的确切机制。每个物体只是沿着其他物体在时空中造成的凹陷里移动。
爱因斯坦成功地计算出了水星轨道那个微小的不明原因的额外进动，这对他新发明的广义相对论来说不啻为重大胜利，但却不是既成事实。当光线经过像太阳这样质量较大的天体附近时，会不会确实按照他所预测的量变弯呢？这仍需等待实验的确认。当他还处于广义相对论的构建阶段时，也并未忘记光线在引力场中弯曲的问题。1911年，他建议天文学家采用一个较为具体的方法来确认时空曲率是否存在：在夜晚拍摄某一区域内的数颗恒星，然后将这些照片与日全食期间拍摄到的同一批恒星经过太阳附近时的照片相比对。经过太阳附近时，星光会被引力吸向太阳，所以会变弯一点。如此我们会发现，太阳不在附近时，恒星在天空中的位置与原来太阳在附近时的位置相比，会有一定的偏移。
曾有3支日全食观测队发起过这种对恒星的测量，但因恶劣的天气，或者欧洲正在进行的战争的影响，均未能获得成功。第4次测量是由美国加州利克天文台的天文学家发起的，因为数据比较出了问题而影响了测量结果，研究结果从未对外公布。这对爱因斯坦来说是一个幸运的间歇期。当时，他用仍在修订中的理论预测了一个较小的不正确的偏角，而利克天文台可疑的测量结果对他来说很不利。
同一颗恒星在太阳附近和离开太阳时的位置对比图。当它经过太阳附近时，其星光是沿着一条弯曲的路径传播的。但用我们的肉眼追踪星光的话，我们看到的是一条直线。对我们来说，它只是在天空中移了一下位置而已。（图片来源：美国宇航局哥达德太空飞行中心）
在这种情形下不难理解，几个英国天文学家的身上为何承载了所有人关注的目光。他们宣称，他们将在1919年日全食期间观测恒星的偏移情况。此次日全食的可观测区域在南美洲和非洲中部。在政府的资助下，著名天体物理学家亚瑟·爱丁顿肩负这项重任，带领一支观测队到达了非洲西海岸边的小岛普林西比岛。为了将恶劣天气的影响降至最低，另外两名天文学家到达了巴西北部亚马孙丛林中的小村子索布拉尔。观测队成员们手持望远镜和照相机，都希望能够成功测量到恒星的微小偏移。根据爱因斯坦的计算，一缕星光掠过太阳表面的弯曲角度应该为大约1.7角秒（相当于月球宽度的千分之一），这差不多相当于越过一个美式橄榄球场去看球场另一边的一支铅笔芯。
在日全食发生的当天（5月29日），爱丁顿和他的助手们拍摄了16张照片，但因受到云层的干扰，大部分照片毫无用处。“我们连瞥一眼（壮丽的日全食）的时间都没有。”爱丁顿这样描述他的探险，“我们的意识中只有奇特的昏暗和大自然的静谧，而那种静谧中穿插着人们的惊呼声和定时节拍器在302秒内发出的滴答声。”
庆幸的是，在他们拍摄的两张照片中，目标恒星还算清晰。随后的几天里，爱丁顿将白天所有时间用于确定人类首次测量的恒星的偏移。他和同伴们把这些照片与几个月前在伦敦夜晚拍摄的同一星空中的恒星照片进行了仔细的比较。在伦敦拍摄那些照片时，太阳已沉下地平线许久了。爱丁顿是相对论的早期支持者，他坦承以前曾盲目地支持爱因斯坦，而现在，他终于很高兴地看到，那些太阳附近的恒星确实移动了位置，弯曲角度与爱因斯坦的预测极为接近，误差只有几个百分点。当然，牛顿定律计算出的结果与这个值完全对不上号。这个证据表明，星光确实是沿着太阳在时空中创建的凹陷运动的，经过日全食时的太阳附近变弯了。在巴西索布拉尔的观测队碰上了好天气，拍摄到了更多照片。他们返回英国后，立即对照片上的恒星位置进行了仔细的核查，并证实了爱丁顿的发现。
在11月于伦敦召开的英国皇家学会和皇家天文学会的特殊联席会议上，观测结果正式公布。演讲台后面的墙上，悬挂着艾萨克·牛顿的照片。这是首次针对牛顿具有历史影响的万有引力定律的大修改。会议公布的消息迅速传遍了全球。“天上的星光全部跑偏”——《纽约时报》以头条写下如此标题，并报道说：“科学家们或多或少都急切地想知道日全食的观测结果……恒星似乎不在它们原来的位置上，或者不在以前计算的那个位置上了，但谁也不需要担心。”
当时的爱因斯坦40岁，全球瞩目的他再也无法回到从前的平静。浓密的胡子、杂乱的头发和倦怠的眼睛使他无论走到哪里都会被立即认出来。名人们，无论是总统还是电影明星，都争先恐后地设宴款待这位名字就意味着“天才”的人。
1920年，在一封给马克斯·玻恩的信中，爱因斯坦把自己比作传说中的古希腊迈达斯王：“我变成了那个可以把任何碰到的东西都变成黄金的人。任何事只要与我有关，就会变成大新闻。”对于爱因斯坦这种喜欢思考、渴望在安静的地方潜心研究问题的科学家而言，所有的公众活动都令人头晕目眩。“我确实考虑过逃避，”他继续写道，“现在，我只想买一座小木屋、一艘帆船，在柏林附近的湖边安静地生活。”
(1) 迈克尔逊－莫雷实验证明，光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的，由此否认了以太（绝对静止参考系）的存在，从而动摇了经典物理学基础。
(2) 英文名为Vulcan，来源于罗马神话中火神的名字。
(3) 这里指“时空”。
(4) 根据广义相对论中“宇宙中一切物质的运动都可以用曲率来描述，引力场实际上就是一个弯曲的时空”的思想，爱因斯坦提出了著名的引力场方程。