当爱因斯坦发布他的广义相对论时，听到的并不满是掌声。由于基本上没有人能了解其间的数学，从而了解他提出的抽象概念，其时他也没有一点依据来支撑这个理论。但广义相对论被提出一个世纪以来，它现已接连不断地通过了许多苛刻的查验。
广义相对论至今仍是咱们对引力现象最好的解说。它提出了林林总总的惊人概念，其间大部分能够归结为一点：由于曲折的时空结构，对一切的观测者而言，引力的行为都是相同的。
就像爱因斯坦自己估计的那样，从一个煎饼巨细的标准到数百万光年的规模，他的这些观念都已获得了验证。在解说行星失常的轨道和逝世恒星运动的一同，广义相对论还在与日常日子息息相关的全球定位体系中发挥了作用。
今日咱们运用的广义相对论，仍是其100年前被提出时的那个姿态，但它在许多不同的条件下仍然十分有用。
下面的6个比如，显现了爱因斯坦的广义相对论是怎么饱尝住试验查验的。
1.水星近日点进动：牛顿引力的瑕疵
19世纪中叶海王星的发现也许是牛顿引力规则最巨大的成功。1846年，法国数学家勒威耶发现天王星轨道反常，并以为或许是由另一颗行星引起的。他使用牛顿引力规则对后者地点的方位进行了预言。只是几个月后，德国天文学家便据此发现了海王星。风趣的是，牛顿引力框架下的另一个轨道反常却佐证了爱因斯坦的主意。
1859年，勒威耶指出，水星抵达其轨道上最挨近太阳的方位——近日点——的时刻比“预订”的晚了半秒。水星并没有严厉遵循牛顿所说的方法运动。这一现象被称为水星近日点进动反常，它的数值并不大，只要牛顿引力预言值的10-8。但是，在水星每次为期88天的公转过程中，近日点呈现的方位总是与天文学家估计的不符。
起先，人们以为与天王星问题的解决方案相同，还有另一颗更为挨近太阳的行星在影响水星的轨道。这颗幻想中的行星乃至还有一个姓名：回禄。但是，历经数十年的搜索，天文学家也没有发现它的踪迹。
1905年，爱因斯坦上台。他簇新的理论能够准确地解说水星轨道的反常，原因就在于太阳的巨大质量形成的时空曲折。
在其他恒星体系中相同观测到了相似的行星近日点进动，也都与广义相对论的预言彻底一致，其间就包含由两颗中子星构成的双星体系。中子星是大质量恒星坍缩之后留下的细密残骸，直到20世纪30年代都鲜有人信任它们的存在。爱因斯坦的广义相对论能够完美地描绘两颗中子星之间的彼此绕转。
2.悠远天体的光线曲折
解说水星轨道反常的成功并没有让爱因斯坦一跃成为超级巨星。几年之后，当广义相对论另一个斗胆的预言被承认，这些荣誉才真实到来。爱因斯坦提出，大质量的天体，例如太阳，会曲折时空，使得掠过它外表邻近的光线途径发作偏折。
爱因斯坦的广义相对论激起了英国天文学家亚瑟·爱丁顿（Arthur Eddington）的爱好，他抓住了一个绝佳的时机来查验这一偏折效应。1919年5月29日会发作一次日全食，太阳宣布的耀眼光辉会被月亮遮挡，而与此一同，太阳会呈现在亮堂的星团——毕星团——邻近。假如爱因斯坦是正确的，太阳的存在会使得毕星团中恒星宣布的光线发作偏折，令它们在天空中的方位发作细小的改动。
爱丁顿派出了两个考察队——一个前往巴西的索布拉尔，另一个前往西非的普林西比岛——去丈量日全食时毕星团恒星方位的改动。成果显现，这些恒星的方位的确如预言的那样呈现了细小的位移。
这一发现成了世界各地的头条新闻，1919年11月7日的《伦敦时报》用《科学的革新，世界的新理论，牛顿理论被推翻》作为文章的标题报导了爱因斯坦和他的理论。作为一个重量级的物理学家，爱因斯坦开端众所周知。
光线穿过曲折时空发作的引力透镜现象今日已成为探究世界的重要东西。它是爱因斯坦赐予天文学的礼物。例如，远景星系团能够曲折并扩大悠远布景华夏星系的光线，让世界学家能够一瞥世界的前期年代。
3.光的引力红移
还有第三个预言佐证广义相对论。爱因斯坦以为，这三大经典试验是证明广义相对论的要害，而第三个试验是他仅有没能在有生之年看到的试验。
依据相对论，当光线脱离一个大质量天体时，引力所曲折的时空会拉伸光线，从而增大它的波长。对光来说，波长等同于其带着的能量；可见光的能量越低，看上去就越红，反之，看上去就越蓝；引力使得光的波长增大，就会让它变红。广义相对论预言的这一引力红移效应十分弱小，直到1959年才被勘探到。
在一个电梯竖井的底部，科学家放置了一些放射性铁的样品，它宣布的γ射线会从底部向上射到房顶，那里安放了一台检测器。尽管跨度只要短短的22.5米，但依据爱因斯坦的预言，在地球引力场曲折的时空中，这足以让γ射线丢失其能量的百万亿分之几。
为了进一步证明这个相对论效应，1976年美国航空航天局发射了引力勘探器A火箭。这一次，科学家丈量的是一个原子钟里电磁波频率的改动；光的波长越短，其频率就越高，反之则越低。在近10 000千米的高空，引力勘探器A上的时钟走得比地上上的稍稍快一点。二者的差为7×10-5，和爱因斯坦的预言相符。
2010年，科学家又向前进了一步，把一台钟举高30厘米，发现它走的速度每秒钟会快4×10-13秒。这是一个梦幻般的试验，能在这么小的间隔上测出这么小的差异。由此能够幻想，你头部变老的速度会比你的脚稍快一点。
在一个更为实践的标准上，相同的效应也影响着全球定位体系。为了与地球外表的时钟同步，这些卫星上的钟有必要每天调整3.8×10-5秒。假如不做这个批改，全球定位体系将无法作业。
4.夏皮罗效应：光的推延
夏皮罗效应得名于它的提出者欧文·夏皮罗（Irwin Shapiro），这个效应一般被称为广义相对论的第四大经典查验，旨在丈量光线往复A、B两点间的时刻间隔。假如爱因斯坦是正确的，光线在经过大质量天体邻近时会花更多的时刻。
20世纪60年代初，夏皮罗提出，当从地球上看上去水星坐落太阳邻近时，使用雷达照耀水星并勘探其回波能够检测这一效应。他的核算显现，太阳的引力场会使得雷达信号抵达的时刻推延约2×10-8秒。
这项试验于1966年开端。从水星回来的雷达波的确发作了推延，十分挨近夏皮罗的预言，但两者符合得并不够好。
因而，为了进一步查验夏皮罗效应，物理学家决议弃用行星——由于其粗糙的外表会散射一部分雷达信号，而改用更好的方针——无人航天器。1979年，着陆火星的“海盗”号为验证夏皮罗效应供给了一个极为可贵的时机。2003年，科学家又在飞往土星的“卡西尼”号勘探器的信号中勘探到了这一时刻推延效应。它们的丈量成果都与广义相对论的预言相符。“卡西尼”号试验的精度达到了2×10-5，比“海盗”号的精度高50倍。
5.下落的科学——等效原理
广义相对论的柱石在于等效原理。它指出，在引力场中，物体以相同的速率下落，与它的质量或结构无关。在此基础上，这一原理还指出，在一个给定参考系中的其他物理学规则都应该不依赖当地引力场的强度；换句话说，在飞机上抛一枚硬币和在地上上抛的作用是相同的。更进一步，不管是在世界中何时何地进行的试验，其成果都应该相同。因而，大自然的规则不管在时刻上仍是空间上都是处处相同的，这样一路能够追溯至世界大爆炸。
400年前，等效原理就有了第一个佐证。传言，1589年意大利天文学家伽利略在比萨斜塔上做了两个球体自在下落的试验。这两个球体遭到的空气阻力很小，虽由不同的资料制成，却在同一时刻落地。近400年后，1971年在月球上又从头上演了这一幕。“阿波罗15”号的宇航员戴维·斯科特（Dave Scott）一同松开了手中的一个锤子和一根茸毛。在没有空气的月球环境下，锤子和茸毛一同落下，一同击中月球外表，再现了伽利略的试验。尽管它们的成分不同，但下落的速度相同。
“阿波罗”号的宇航员还在月球外表安装了激光反射镜。这些镜子能反射从地上宣布的激光，从而准确丈量月球与地球的间隔，差错只要几毫米。这些丈量的成果能够对等效原理进行苛刻的查验。迄今，数十年来的激光测月多个方面数据显现，其和广义相对论预言的不同缺乏10-14。
和伽利略以及斯科特的自在落体试验相同，这些丈量也证明，在太阳的引力场中，地球和月球遭到的加速度相同。
6.时空、自转与拖曳
爱因斯坦的时空概念实践上有点相似某种胶质。有一个闻名的比方，把地球幻想成一个放置在蹦床上的保龄球。大质量的地球会导致时空蹦床呈现洼陷，使得在其邻近运动的物体轨道由于这一曲折而发作改动。但蹦床的比方只是是广义相对论整个物理图画的一部分。假如广义相对论是正确的，一个旋转的大质量天体还会拖动时空和它一同搅动，就像在蜂蜜中滚动一把汤勺。
1960年前后，物理学家想出一个能够一同查验这两个预言的试验。第1步：在人造地球卫星上放置陀螺仪。第2步：将卫星和陀螺仪对准同一颗参照星。第3步：丈量陀螺仪指向的改动，看看它是否与地球引力场的曳引效应相符。
这个试验所需的技能在44年后才变得可行，一共耗资7.5亿美元。这个仪器后来被命名为引力勘探器B（引力勘探器A的后续）。2011年发布的成果来之不易：这一试验的精度超乎以往，因而其数据剖析成了一项巨大的应战。不过最终，丈量成果再次支撑了爱因斯坦，地球的确会拖动周围的时空与它一同滚动。
在曩昔的100年中，广义相对论的体现优异，但对它的查验还远没有结束。尽管已有许多令人形象深入的苛刻试验，但没有人在强引力场中，例如黑洞邻近，对广义相对论进行查验。鉴于此前的试验成果，在这些极点环境下，爱因斯坦的理论或许仍然安如磐石，但也有必定的概率会彻底推翻咱们的知道。
未来，咱们将在更深的层次上勘探广义相对论的预言，对它的实证查验也将会持续。
