在日全食期間不僅可以看到太陽的日冕，而且在適當的條件下，恆星也可以在很遠的距離內看到。通過正確的觀察，人們可以測試愛因斯坦廣義相對論對牛頓引力預測的有效性。1919年5月29日的日全食現在已經整整100年了，也許是人類科學史上最偉大的進步。1919年5月29日，世界永遠改變了。數百年來，艾薩克·牛頓的萬有引力理論 - 萬有引力定律 - 沒有受到挑戰，因為它的預測符合以往所做的每一次觀察或測量。但是牛頓對水星軌道的預測與天文學家在19世紀中期所看到的情況之間的不匹配，以及科學家們都在努力解釋它。
畢竟，也許我們需要修改萬有引力定律。當狹義相對論出現時，有證據證明沒有絕對距離這樣的東西。牛頓的理論預測了瞬間的力量，再次違反了相對論。1915年，阿爾伯特·愛因斯坦提出了一種新的引力替代理論：廣義相對論。對牛頓理論進行測試的方法是等待日全食。100年前的今天，愛因斯坦被證明是正確的。這是如何做。
像日全食這樣的事件可以提供對愛因斯坦相對論的獨特測試，因為遙遠的天文物體的光路將在它們經過太陽附近時被偏轉，但是由於天空的黑暗，天空觀測者仍然可以看到它們。太陽被封鎖了。這種方法於1919年5月29日被採用，以提供對愛因斯坦廣義相對論的首次證實。今天，阿爾伯特愛因斯坦的廣義相對論可以說是有史以來最成功的理論。它解釋了從GPS信號到引力紅移，從引力透鏡到合併黑洞，以及從脈衝星的時間到水星軌道的所有內容。廣義相對論的預測從未失敗過。
當這個理論於1915年首次引入時，它試圖取代牛頓的萬有引力。雖然它可以重現牛頓早期的成功並解釋水星的軌道（牛頓不可能），但最關鍵的測試將是一種新的預測形式，與普遍萬有引力定律的預測有很大不同。日全食將提供一個獨特而直接的機會。
對於太空飛行器或其他天文臺所做的任何觀測，必須考慮太空系統中行星和太陽引起的空間曲率。廣義相對論的影響，甚至是微妙的影響，在從太空探索到GPS衛星到在太陽附近經過的光信號等應用中都不容忽視。在牛頓的引力中，任何具有質量的物質都會吸引其他任何物質。即使光是無質量的，它也有能量，因此你可以通過愛因斯坦的E = mc^2為它分配有效質量。（您會發現 m = E / c ^2。）如果您允許光子在大質量附近通過，您可以使用此有效質量來預測星光應該彎曲多少，並獲得特定值。在太陽的四肢附近，它只有1英寸（弧秒），或1°的1/3600。
但是在愛因斯坦的廣義相對論中，空間和時間都被質量的存在所扭曲，而在牛頓的引力中，只有物體通過空間的運動受到引力的影響。這意味著愛因斯坦的理論預測一個額外因子為2（實際上稍微多一點，特別是當你接近質量時），相對於牛頓，或者太陽附近的偏差接近2「。
引力透鏡的一個例子展示了背景星系 - 或任何光路 - 如何通過介入質量的存在而扭曲，但它也顯示了空間本身如何因前景質量本身的存在而彎曲和扭曲。在愛因斯坦提出他的廣義相對論之前，他明白這種彎曲必定會發生，儘管許多人在1919年的日食確認他的預測之前（甚至之後）仍持懷疑態度。由於廣義相對論中空間和時間都受到質量的影響，愛因斯坦和牛頓對應該發生的彎曲量的預測存在顯著差異。愛因斯坦的廣義相對論如何形成的歷史是令人著迷的，因為只有這樣一個事實，牛頓的引力最終會產生問題，促使愛因斯坦制定他的新概念。
1687年提出的牛頓引力是一個非常簡單的定律：將任何質量放在宇宙中的任何地方，相隔固定的距離，你立即知道它們之間的引力。這解釋了從炮彈的地球運動到彗星，行星和恆星的天體運動的一切。200年後，它已經通過了每一次測試。但是，一個令人討厭的觀察結果可能會破壞一切：太陽系中最內層行星的詳細運動。
在通過檢查天王星的軌道異常發現海王星後，科學家Urbain Le Verrier將注意力轉向了水星的軌道異常。他提出了一個內部行星，瓦肯人，作為解釋。儘管Vulcan不存在，但Le Verrier的計算卻幫助愛因斯坦找到了最終的解決方案：廣義相對論。每個行星圍繞太陽以橢圓運動。但是，這個橢圓不是靜態的，每個軌道返回到空間中的同一個固定點，而是進入。歲差就像看著橢圓隨著時間的推移在空間中旋轉，雖然非常緩慢。自從Tycho Brahe在16世紀後期以來，人們已經以令人難以置信的精度觀測到了水星，因此，憑藉300年的數據，我們的測量非常出色。
根據牛頓的理論，由於地球晝夜平分點的進動以及所有行星對水星軌道的引力作用，它的軌道應該在5,557「世紀之前進行。但是在觀測上，我們觀察到了5,600」 - 世紀。這個差異，相當於43「 - 每世紀（或僅僅0.00012° - 年），在牛頓的框架中沒有任何解釋。要麼水星有一個額外的行星內部（觀察結果被排除在外），或者我們的舊的引力理論。
根據兩種不同的引力理論，當減去其他行星和地球運動的影響時，牛頓的預測是針對一個紅色（閉合）橢圓，與愛因斯坦對水星軌道的藍色（進動）橢圓的預測背道而馳。但愛因斯坦的新理論可以解釋這種不匹配。他花了數年時間開發了廣義相對論的框架，其中引力不是由吸引其他群眾的群眾引起的，而是由物質和能量引起的，彎曲了所有物體然後穿過的空間結構。當引力場較弱時，牛頓定律與愛因斯坦理論所規定的非常接近。
然而，接近非常大的質量或高速，愛因斯坦的預測與牛頓的預測不同，恰好預測了43個世紀的差異。但推翻科學理論的標準要高於此。要取代舊的理論，新的必須做以下事情：
重現舊理論所享有的所有成功（否則，舊理論在某種程度上仍然優越），在舊理論所不能的政權中取得成功（否則，你的新理論不能解決舊理論的問題），並且做出一個新的預測，你可以出去測試，區分新舊想法（否則，你沒有任何科學的預測能力）。最後一塊是日食的來源。
在全日食期間，由於來自中間物質的光線彎曲，恆星似乎處於與其實際位置不同的位置：太陽。偏轉的大小將由光線通過的空間位置處的重力效應的強度決定。當星星出現在夜空中時，星光從銀河系中的不同位置傳播到我們的眼睛，距離我們很遠的光年。如果牛頓是正確的，那麼光應該以完全直線行進，不會被它靠近的任何質量（因為光是無質量的）所反射，或者它應該由於質量能量等效的引力效應而彎曲。（畢竟，如果E = mc 2，那麼也許你可以將光處理為有效質量m = E / c 2。）
但愛因斯坦的理論，特別是如果光線非常接近大質量，則提供了與這兩個數字不同的預測。額外因子2（或者更確切地說，2和額外的幾個百萬分之一）是愛因斯坦理論中獨特且非常具體的預測，並且可以通過在一年中的不同時間進行兩次觀察來測試。
雖然有人可能會認為牛頓引力要麼預測由於力定律而沒有特定量的偏轉或偏轉而且E = mc ^ 2，愛因斯坦的預測是明確的並且與它們兩者都不同。我們靠近地球的最大質量是太陽，它通常使白天看不到星光。根據愛因斯坦的說法，當太陽光在太陽的邊緣附近經過時，它應該沿著那個彎曲的空間行進，導致光路看起來彎曲。然而，在日全食期間，月亮在太陽面前經過，阻擋了它的光線並使天空變得像夜晚一樣黑暗，使白天能夠看到星星。
如果你之前測量到的那些恆星位置達到了足夠精確的精確度，那麼你可以看到它們是否已經移位 - 以及由於存在大量的附近質量而移動了多少。如果你能在亞弧秒級檢測出一個偏轉位置，你可以明確地知道牛頓，愛因斯坦或者兩者都沒有預測是正確的。
在1900年日全食期間發現了一個早期的恆星攝影板（圓圈）。雖然不僅可以識別太陽的日冕而且可以識別恆星，但恆星位置的精確度不足以測試預測。廣義相對論。在日全食期間，太陽的攝影板不僅揭示了太陽日冕的細節，還揭示了白天恆星的存在和位置。然而，預先存在的照片都沒有足夠高的質量來確定附近恆星的偏轉位置以達到必要的精度; 星光的偏轉是一個非常小的效果，需要非常精確的測量來檢測！
在1915年愛因斯坦提出他的廣義相對論之後，有一些機會來測試它：1916年，第一次世界大戰幹涉，1918年，試圖觀察被雲打敗，1919年，這是第一次成功的測試發生。亞瑟·愛丁頓策劃了一次探險，其中包括兩支隊伍，一支在巴西，另一支在非洲，在20世紀最長的日食之一拍攝和測量這些恆星位置：持續時間近7分鐘。
1919年Eddington Expedition的實際負片和正照片，顯示（用線條）所識別的恆星的位置，用於測量由於太陽存在而導致的光偏轉。這是對愛因斯坦廣義相對論的第一次直接的實驗證實。這些觀察結果令人信服且深刻：愛因斯坦的理論是正確的，而牛頓在面對太陽的星光彎曲時崩潰了。雖然數據和分析存在爭議，但是許多被告（有些人還指責）Arthur Eddington「烹飪書籍」得到的結果證實了愛因斯坦的預測，後來的日食明確表明廣義相對論在牛頓的引力不起作用。
此外，對愛丁頓的工作進行仔細的再分析表明，事實上它足以證實廣義相對論的預測。世界各地報紙的特點大肆宣揚這一巨大的成功，甚至一個世紀之後，一些世界上最優秀的科學作家仍在出版關於這一卓越成就的精彩書籍。
來自紐約時報（L）和倫敦新聞畫報（標題）的標題不僅顯示了報導質量和深度的差異，而且顯示了兩個不同國家的記者在這種令人難以置信的科學方面所表達的興奮程度。突破。事實上，根據愛因斯坦所預測的數量，光被發現在質量附近彎曲。今天，即2019年5月29日，標誌著當天誕生100周年，此次活動以及將愛因斯坦的廣義相對論驗證為人類關於引力如何運作的領先理論的探險。牛頓定律仍然非常有用，但僅作為愛因斯坦理論的近似，其有效範圍有限。
與此同時，廣義相對論已經成功地預測了從拖曳到引力波的所有事物，並且仍然沒有遇到與其預測相衝突的觀察。今天標誌著整個世紀的廣義相對論的有效性，甚至沒有暗示它有朝一日會如何分解。雖然我們當然不了解宇宙的一切，包括量子引力實際上可能是什麼樣的，今天是慶祝我們所知道的一天。在我們的第一次關鍵測試100年後，我們最好的引力理論仍然沒有顯示放緩的跡象。