牛頓躺在果園裏，思考著蘋果為什麽要朝地上掉，以致砸到了腦袋上，而不是朝天上飛去的問題。你聽說過這個故事嗎?‘牛頓的萬有引力理論一經創立隨即大獲成功，利用牛頓理論計算出的太陽係各大天體的運行軌道，看來是準確無誤的。直至今天，科學家們還在以牛頓理論為基礎，計算，預報日食和月食的發生時刻，及彗星和小行星軌道的近日點、近地點等。其結果之精確，完全可以令科學家們引以自豪。

萬有引力在地球上人們的日常生活中主要表現為重力。重力加速度g是由於地球質量對物體的引力而產生的。牛頓引力理論的基本思想，是把物體間的引力和物體的質量聯係起來，這是人類科學史上一次重大的飛躍。但是，到了1905年，一位德國出生的猶太物理學家對牛頓理論的“完美無缺”提出了挑戰，他就是阿爾伯特·愛因斯坦。

立體空間可以用X、Y、Z三個坐標來描述，所以空間是“三維”的。而時間總是沿著一個方向進行的，因而它是“一維”的。現在人類認識到的空間和時間就被總稱為“四維時空”。愛因斯坦的理論指出，在一個大質量物體(例如恒星)周圍，由於它的強大引力場的作用，四維時空會發生明顯的彎曲，而彎曲的時空會作用於其內部的物體，影響它們的運動；但在遠離該大質量物體的地方，由於引力場明顯減弱，四維時空仍是“平直”的，在那裏物體的運動並不受什麽影響。這就是愛因斯坦提出的“廣義相對論”中的思想。

可是，“彎曲時空”這個概念聽起來很抽象，甚至有點“玄”在廣義相對論剛剛發表的時候，全世界的科學家們並沒有接受它，這是因為人們根本弄不懂它。據說當年全世界隻有不到10個人聽得懂廣義相對論。另一方麵，人們也知道全世界每年發表的這樣那樣的“理論”雖然多得數不勝數，但真正能夠經得起檢驗的並不很多。可是，後來發生的兩件事，卻大大支持了廣義相對論，從而牢固地確立了廣義相對論的科學地位。

原來，牛頓理論雖然在絕大多數場合都正確無誤，卻唯獨在計算太陽係最內部的行星——水星的軌道時，發生了很大的困難，因為它不能解釋水星軌道的“進動”。這樣，牛頓理論在水星軌道問題上露出了它的一點“破綻”。而廣義相對論在用於行星軌道時，不僅結果完全正確，還能預示水星軌道的進動，其計算值與觀測值符合得很好。這大大增強了人們對廣義相對論的信心。

還有，根據廣義相對論，在彎曲的時空中，光不再沿著“筆直”的路線傳播，而是沿著時空彎曲的方向而“彎折”地前進。你想，如果連光線都彎折了，這時就沒有什麽東西是“直”的了。可是，在地球上的常規實驗室中，沒有辦法模擬強大的引力場，這種光線彎折效應就很難用實驗來檢驗。後來，還是愛因斯坦為驗證他的理論，想出了一個絕妙的主意。

在白天，太陽高掛在空中，事實上天上同時也高掛著很多恒星，隻不過因為它們微弱的星光被強烈的太陽光淹沒了，我們無法看到它們而已。另一方麵，太陽是個大質量的天體，根據廣義相對論，它周圍的時空是會明顯彎曲的。那麽，位於太陽背後的那些恒星所發出的光，在到達地球之前，會經過太陽附近，所以它們的光會因時空彎曲而發生偏折。這時，在地球上的觀察者看來(如果能看到的話)，同一恒星的位置與太陽不在這一方向時的位置相比較，會發生一點偏移。因為，我們總是以為光是沿著直線傳播的。可是，太陽那麽明亮奪目，怎樣才能看到它附近的恒星呢?利學家想到了日全食。在日全食期間，太陽光被月球所遮擋，周圍天空一片昏暗，太陽附近較亮的恒星會在短時間內顯現出來。於是，急於驗證廣義相對論的天文學家們組成了一支“遠征軍”，從北半球的英國來到了南半球遙遠的南非。在1915年5月29日，他們成功地觀測了發生在那裏的日全食，拍攝了日全食期間太陽附近恒星的照片。經過後來仔細地測量和計算，天文學家們確認了那時恒星的位置果真發生了偏移，而且實測的偏移量和用廣義相對論的數學方程計算所得到的偏移量相差無幾!於是，廣義相對論被認真地、生動地驗證了。這一事件震撼了全世界的科學家們，他們中的大多數從此接受了這種又奇妙又精彩的理論。除了水星軌道進動和光線在太陽引力場中的偏折外，檢驗廣義相對論的實驗還有引力紅移和經過太陽附近時的雷達信號延遲。這四個著名的實驗被叫做對廣義相對論的“四大檢驗”。

由於廣義相對論的數學表達式很深奧，為了形象化地解釋它，有人畫出了根據廣義相對論來描述時空彎曲的圖形，這種圖又稱“嵌入圖”。它有點像一個平頂的“漏鬥”。在“漏鬥”的最下方，是大質量有強引力場的物體；“漏鬥”的下部和中部，是時空彎曲程度最大的地方；而在“漏鬥”平坦的頂部，由於距引力中心較遠，這裏的時空基本上不發生彎曲，一切都是平直的。

如果有人告訴你，所有放在摩天大樓一層的鍾總比所有放在第一百零三層的鍾走得慢些，你會相信嗎?這的確是真的。從廣義相對論可以推論，引力場會使時間變慢。因為放在一層的鍾要比放在第一百零三層的鍾更靠近地球的引力中心(它應位於地球的質心處)，所以大樓一層處時空彎曲的程度會更大些。但是，有關的計算也告訴我們，這種時鍾快慢的差異是十分微小的，在一般情況下完全可以忽略不計，它對我們的日常生活也沒有任何影響。此外，你還將看到，時間不僅和引力有關，它也和物體的運動有關，這就是愛因斯坦的“狹義相對論”的內容了。愛因斯坦給時間和空間賦予了以前我們從未知道的奇妙性質，這其中的思想是正確而又深刻的。