我們都知道並喜歡世界上最受歡迎的引力理論：廣義相對論（GR），它首先由阿爾伯特愛因斯坦自己完成，這是一個偉大的壯舉，花了七年時間才完成，並提供了關於世界如何運轉的驚人見解。
很容易就能在幾個簡潔的表述中陳述這個理論的本質：“物質和能量告訴時空如何彎曲，而時空的彎曲告訴物質如何運動。”但是實際的力學用了10個方程來描述，每個方程都非常困難和高度相互關聯。
作為一個好的懷疑論者，我們不應該立即相信這一混亂的數學，即使它來自於愛因斯坦的大腦。相反,我們需要證據。良好的證據。
一個神聖的使者
在他的新理論的所有特徵中，愛因斯坦最自豪的是它能夠解釋水星軌道的細節。這個最內層的行星有一個稍微橢圓的軌道，這個橢圓在太陽周圍旋轉。換句話說，水星離太陽最遠的地方隨著時間的推移會慢慢改變。
如果你把簡單的牛頓引力應用到太陽-水星系統中，這種隨時間變化的變化，叫做歲差，不會出現——艾薩克牛頓的觀點是不完整的。一旦你加入了其他行星的溫和的重力推動和調整，幾乎所有的進動都可以解釋。但不是全部。到20世紀初，這是一個眾所周知的太陽系動力學問題，但並沒有引起太多爭議。大多數人只是把它加入了越來越多的“我們無法解釋宇宙的奇怪事情”，並假設我們總有一天會找到一個平凡的解決方案。
但愛因斯坦並不是大多數人，他認為水星給了他一個線索。經過多年的努力，他能夠彎曲他的一般相對論性肌肉，並準確地解釋水星的軌道奇異之處，他知道他終於破解了引力密碼。
彎曲的光
在愛因斯坦完成對大GR的收尾工作之前，他對重力的性質有了驚人的認識。愛因斯坦的理由是，如果你被孤立在一艘火箭飛船上，它會以平穩恆定的1 g速度加速——提供與地球引力相同的加速度——你實驗室裡的一切都會和地球表面上的一樣。物體將以與地球相同的速度墜落到地面;你的腳將牢牢地固定在地板上，等等。
重力（在地球上有經驗）和加速度（在火箭中有經驗）推動（雙關語）愛因斯坦向前發展他的理論。但在這種情況下隱藏起來是一個驚人的發現。想象一下，一束光進入了飛船左側的一扇窗戶。當光線穿過宇宙飛船離開的時候，它會在哪裡呢？
從旁觀者的角度來看，答案是顯而易見的。光線以一條完全直線的直線運動，垂直於火箭的路徑。在光線穿過的時候，火箭把自己向前推進了。然後，光線會在一個窗口進入火箭——比如靠近尖端——然後在靠近底部的地方出口，靠近引擎。
然而，從宇宙飛船內部，事情似乎有些奇怪。為了讓光線進入靠近尖端的窗戶，並在發動機附近出口，光束的路徑必須是彎曲的。事實上，這正是你所看到的。
由於重力和加速度是完全一樣的，光必須沿著彎曲的路徑繞著巨大的物體。
在實驗中很難觀察到這一點，因為你需要大量的質量和一些光線通過接近表面來獲得可察覺的效果。但是1919年的日食證明是一個正確的機會，由阿瑟愛丁頓爵士領導的探險隊發現了遙遠的星光的精確變化，這是愛因斯坦的新理論所預言的。
看到紅色
另一個有趣的結果是圍繞廣義相對論的創造性思維實驗。這個結論依賴於老式的多普勒效應，但它適用於一個不熟悉的場景。
如果有東西在遠離你，它產生的聲音會被拉長，向下移動到更低的頻率——這就是多普勒效應。同樣的道理也適用於光：一輛離你而去的汽車似乎比汽車靜止時要稍微紅一點。（更紅的光，頻率越低。）
警察可以利用這一轉變，從你的車裡跳上一盞燈來加速你的超速行駛。下一次你被拉過來的時候，你可以利用這個機會來思考重力的本質。
所以，如果運動改變了光的波長，那麼加速度也可以：從底部到加速火箭頂部的一點光將會經歷一個紅移。在格里，重力加速度是什麼。這是對的：從地球表面發出的光會向下移動到更紅的頻率。
用了幾十年的時間才最終證明了這一預測，因為其影響是如此之小。但在1959年，羅伯特龐德和格倫萊鮑卡提出，設計、建造和執行了一項實驗，使他們能夠測量光的紅移，因此它在哈佛大學的傑弗遜實驗室裡產生了一些記錄。
永遠都不要停止測試
即使有了這些證據，我們還是繼續把廣義相對論放在測試中。任何關於愛因斯坦偉大著作的裂縫的跡象都將引發一種新的引力理論的發展，也許為揭示這一力量的全部量子特性鋪平了道路。這是我們目前還不明白的事情。
但在所有方面，格都是有飛行色彩的;從敏感的衛星到引力透鏡，從巨大黑洞周圍的恆星的軌道到引力波的漣漪和宇宙本身的演化，愛因斯坦的遺產很可能會持續很長一段時間。
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