你可能不知道100年前的一场日全食改变了人类对宇宙的认知。1919年5月29日，英国天文学家亚瑟·爱丁顿和安德鲁·克罗姆林决定利用日食验证一项具有革命性的新引力理论——爱因斯坦的广义相对论。虽然早在1915年爱因斯坦就提出了这一理论，但直到1919年的这场日食，广义相对论才得到证实。
1919年，巴西索布拉尔的日全食。这场日全食改变了人类对宇宙的认知
1919年5月29日，英国科学家决定利用日食验证一项具有革命性的新理论——爱因斯坦的广义相对论。提出这一理论时，爱因斯坦还没有很大名气。曾获得诺贝尔奖的物理学家J.J.汤普森将广义相对论称之为人类思想史上最伟大的成就之一。
1912年日食期间，由于天气原因，一场旨在验证广义相对论的实验最终以失败告终。两年后的验证计划又因为一战的爆发被迫搁浅。1919年5月战争结束，天文学家再次跃跃欲试，验证爱因斯坦的理论究竟是对是错。
经过几个月的准备，剑桥天文台主管亚瑟·爱丁顿在非洲西岸的普林西比岛架设望远镜和成像设备。另一位天文学家、格林威治皇家天文台的安德鲁·克罗姆林则在巴西索布拉尔准备好自己的装备。他们试图通过实验验证广义相对论。当时，没有人知道两位天文学家的实验能否取得成功。令人感到欣慰的是，幸运女神最终降临在他们头上。
英国天文学家、物理学家和数学家亚瑟·爱丁顿
关于时空和引力的新理论
两百多年来，科学家对引力的认知一直遵循牛顿的理论，认为引力是物体之间的一种吸引力。1915年，爱因斯坦提出了新的解释，认为引力并不是一种力，而是包括恒星和行星在内的大质量物体导致的空间扭曲。这种理论很难理解，但爱因斯坦和他的同僚们意识到如果这种理论是正确的，将产生一种简单可测的影响，即引力会导致光线的轨迹发生微小变化。
我们通常认为光线没有重量，但事实并没有这么简单。光线是一种能量，爱因斯坦在1905年提出的著名方程式E=mc2指出能量能够表现出与质量类似的行为。这种新认知再加上爱因斯坦预测的空间扭曲，意味着光线在引力的作用下会沿着一条曲线，而不是直线移动。
无论是保龄球、山脉还是地球，任何有质量的物体都能弯曲光线。天文学家知道光线的偏移与导致偏移的物体质量成比例。为了测量微小的光线偏移，他们需要借助大质量物体，例如太阳级别的天体。想像一下，来自一颗遥远恒星的光线掠过太阳，而后照射到地球。掠日过程中，光线因为太阳的引力发生扭曲，导致这颗恒星的视位小幅改变。
格林威治皇家天文台的天文学家安德鲁·克罗姆林
阿肯色大学天体物理学家和科学史学家丹尼尔·肯尼菲克表示：“爱因斯坦提出了具有深刻见解的理论，认为引力会影响光线。”这意味着一道光束会在引力的作用下发生微小偏移，我们能够对这种偏移进行测量。不过，进行这种测量并非易事。绝大多数时间太阳都非常明亮，导致我们无法对太阳附近的恒星进行观测。但在发生日食的短短几分钟时间里，月球会遮挡阳光，允许我们对背景恒星进行成像，而后确定它们的方位。
日全食是一种较为罕见的现象，平均每年发生一次，地球表面只有一个狭窄的区域可以观赏到这种天文奇观。根据爱因斯坦的理论，星光只会在引力影响下发生微小变化，相当于1英里（约合1.6公里）外看到的一枚镍币的直径。当时的望远镜和照相技术几乎无法感知到如此微小的变化。
1919年日食期间，两个采用可移动镜片的定日镜将日食的影像折射到两个水平望远镜。这一次的日食验证了爱因斯坦的广义相对论
受到幸运女神的眷顾
在新作《疑影不再》（No Shadow of a Doubt）中，肯尼菲克讲述了1919年验证广义相对论的实验。他指出1919年的日食观测很具有挑战性。当时，科学家至少用了一年时间完成准备工作，没有人知道战争还会持续多久。1918年11月，也就是日食发生前6个月，爱丁顿和克罗姆林一度处在放弃的边缘。肯尼菲克说：“如果战争不能在一周后结束，他们可能不得不选择放弃。”
令人感到欣慰的是，爱丁顿和克罗姆林受到幸运女神的眷顾。当时，索布拉尔的天空非常晴朗。普林西比岛虽然一度被云层覆盖，但晴朗的天空持续了足够长的时间，允许爱丁顿的团队在日食结束前拍摄了一系列照片。
1919年，40岁的爱因斯坦在柏林拍下了这幅照片
日食结束后，两位天文学家回到英国，而后用了几个月时间测算照相底片中出现的恒星的精确位置。最终，他们证实星光发生偏移，偏移量正是爱因斯坦理论中预测的量，进而证明了爱因斯坦的广义相对论。在1919年11月6日于伦敦举行的皇家天文学会-皇家学会联合会议上，英国皇家天文学家弗兰克·戴森公布了研究结果。他说：“毫无疑问，日食观测结果证实了爱因斯坦的预测。”
爱因斯坦从此声名鹊起
第二天《伦敦时报》报道了这一消息。几天后，《纽约时报》又发表了相关报道。爱因斯坦从此声名鹊起，成为全球瞩目的名人。尽管广义相对论是一项普通人抓破脑袋也很难理解的理论，但证实这一理论仍让全球民众欢呼雀跃。肯尼菲克表示：“这是一条非常引人注目的新闻。突然之间，牛顿的理论土崩瓦解，被爱因斯坦这个他们从未听说过的家伙提出的理论取代。广义相对论虽然熠熠生辉，但非常复杂，能够理解的人凤毛麟角。对于普通民众来说，这是一个非常富有戏剧性的理论。”
1919年爱丁顿在普林西比岛拍到的日食
尽管广义相对论异常复杂，但仍引起了公众的广泛兴趣。加州理工学院物理学家肖恩·卡罗尔指出：“广义相对论成为疯狂的难以理解的新理论的‘海报男孩’。这项理论对我们了解大自然的真相产生戏剧性影响。科学家观测到相关结果并拍摄了照片，这极大地激发了公众的兴奋神经。”
多年来，历史学家一直质疑1919年实验结果的准确性。有人认为爱丁顿急于证明爱因斯坦的理论，在数据上做了手脚，甚至故意隐瞒了与广义相对论不符的数据。肯尼菲克指出对1919年观测数据的后续分析证实了最初的发现。爱因斯坦是对的，他的广义相对论通过了这场伟大的考验。在随后的几十年，广义相对论又被数次证实，相关观测数据的精确性远远超过1919年。广义相对论孕育出一系列令人惊奇的发现，包括黑洞和引力波。
