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冒险进入未知知识领域所需的勇气是不可低估的。1913年，马克斯·普朗克甚至警告爱因斯坦，他反对广义相对论方面的工作：“作为一个年长的朋友，我必须告诫你最好放弃它，因为首先你不会成功，再者即使你成功，也没人会相信你。”
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爱因斯坦坚持着，忍受着对他的考验，终于在1915年完成了他的广义相对论。像牛顿一样，爱因斯坦终于发展出一个数学公式来解释和计算各种可能情况下的引力作用，但爱因斯坦的公式是非常不同的，它建立在一个完全独立的前提之上——柔性时空的存在。
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在过去两个世纪的物理学里，牛顿的引力理论一直都足够好，那么物理学家们为什么会突然放弃它而转向爱因斯坦的新奇理论呢？牛顿理论能够成功地预言一切事物的行为——从苹果落地到行星运行，从炮弹划过的弧线到雨滴飘落时的形状，那么爱因斯坦理论的意义又何在呢？
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答案就在于科学进步的本质。科学家们总是试图创建理论来尽可能准确地解释和预测自然现象。一种理论可以令人满意地工作上几年、几十年甚至几百年，但最终科学家总会制定出一个更好的理论，它更精确，具有更广泛的适用范围，能够解释以前无法解释的现象。这一点在早期天文学家对地球在宇宙中的地位的认识方面展示得淋漓尽致。最初，天文学家认为，太阳围绕着静止的地球做轨道运动，托勒密的本轮-均轮结构就是这样一个相当成功的理论。事实上，当时的天文学家就用它相当准确地预测了行星的运动。然而，地球中心说最终被以太阳为中心的宇宙理论所替代，因为这个基于开普勒的椭圆轨道的新理论更准确，能解释望远镜观测到的新的结果，如金星的星象。从一种理论转换到另一种理论是一个漫长而痛苦的过程，但一旦太阳中心说证明了自己，就没有回头路可走。
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同样，爱因斯坦认为他为物理学提供了一种更好的引力理论，它更精确也更接近现实。特别是，爱因斯坦怀疑牛顿的引力理论可能会在某些情形下失效，而他的理论则在每一种情形下都是成功的。根据爱因斯坦的观点，牛顿理论在预言引力极其大情形下的现象时会给出不正确的结果。因此，为了证明他是正确的，爱因斯坦必须找出这些极端情形之一，用以检验他和牛顿的这两种理论。哪一种理论能够最准确地反映实际情形，它就将赢得胜利，并证明自己才是真正的引力理论。
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爱因斯坦所面临的问题是，地球上的每一个场景都只涉及同一水平的引力强度，而在这些条件下，两种引力理论都同样的成功，相互一致。因此他意识到，他将不得不把眼光转向地球之外的太空中去寻找能暴露出牛顿理论缺陷的极端引力环境。具体来说，他知道太阳具有巨大的引力场，而最靠近太阳的行星水星应该能感知到这种高强度引力。他不知道太阳的引力是否强大到足以让水星的行为发生完全符合他的理论但却不符合牛顿引力理论的变化。1915年11月18日，爱因斯坦遇到了他所需要的检验事例——一种已困扰天文学家几十年的行星行为。
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早在1859年，法国天文学家乌尔班·勒威耶就已经分析过水星轨道的异常。这颗行星具有椭圆轨道，但不是那种本身固定的绕日椭圆，而是椭圆轨道平面的指向每经过一个周期就有一定的偏离[6]，画出的是一条经典的螺旋形图案（如图24所示）。这种偏离非常小，每百年仅有574角秒，水星需要经过20万年完成100万个轨道周期运动才能回到原初的轨道取向。
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天文学家原先认为，水星的这种怪异行为是由太阳系的其他行星的引力拖拽作用造成的，但是当勒威耶用牛顿引力公式计算后发现，其他行星的综合效果只可能解释每个世纪574角秒里的531角秒。就是说，有43角秒的偏离无法解释。按照某些天文学家的看法，肯定还存在某个未发现的天体，如内侧小行星带或水星的未知卫星，它们对水星轨道的看不见的影响造成了这43角秒的偏离。甚至有人提出在水星轨道之内还存在一颗至今未被发现的行星，即所谓火神星。换句话说，天文学家认为牛顿的万有引力公式是不会错的，这个问题之所以没解决，是因为我们只掌握了部分要素。一旦我们找到了新的小行星带，或卫星，或行星，再来重做计算就肯定能给出正确的答案，即574角秒。
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但爱因斯坦确信，不存在未被发现的小行星带、卫星或行星，问题出在牛顿的万有引力公式上。牛顿的理论在描述比地球引力要弱的情形下的现象时十分管用，但在遇到像太阳附近这种极端强大的引力情形时就显得无能为力了。这是检验两种对立的引力理论的一个完美的舞台，而且爱因斯坦信心满满地预言，他的理论将能够精确解释水星的轨道变动。
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他坐下来，用他自己的公式进行了必要的计算，结果确实是574角秒，与观察结果完全一致。“几天来，”爱因斯坦写道，“我简直高兴得乐不可支。”
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不幸的是，物理学界对爱因斯坦的计算并不完全信服。正如我们所知，科学信念本质上是保守的，这部分是出于实际考虑，部分是出于情绪使然。如果一个新理论推翻了旧理论，那么旧的理论就不得不被放弃，留下的科学框架就不得不与新理论相协调。这种剧变只有在整个学界确信了新理论确实有效之后，才能获得正当性。换句话说，举证责任总是落在新理论的倡导者身上。情绪对接受性的阻碍同样很高。大半辈子都信奉牛顿理论的资深科学家们很自然不愿放弃他们现有的理解去相信某个颠覆性的新理论。马克·吐温就曾敏锐地提出：“一个科学家永远不会对那种不是他打小就开始学习的理论显露出善意。”
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图24 19世纪的天文学家对水星轨道的进动感到困惑。这是一个夸张的图，因为实际的水星轨道没这么扁（即要更圆一点），太阳更接近于该轨道的中心。更重要的是，轨道平面的转动被高度夸张。在实际中，轨道平面每个周期仅转过0.00038°。对于这样小的角度的处理，科学家们更倾向于使用角分和角秒而不是度：
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1角分=（1/60）°
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1角秒=（1/60）弧分=（1/3 600）°
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所以水星每经过一个轨道周期，其轨道平面相对于前一个平面转过0.00038°，或0.023弧分，或1.383角秒。水星绕着太阳转一周需要88个地球日，因此，一个地球世纪后水星完成415个轨道周期，其轨道平面转过415×1.383=574角秒。
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毫不奇怪，科学界坚持其观点：牛顿公式是正确的，天文学家迟早会发现某个能充分解释水星轨道进动的新天体。如果经过更仔细的核查，发现确实不存在内小行星带、卫星或行星的迹象，那么天文学家就必须提供另一种解决方案来支撑牛顿的病态理论。其中方法之一就是将牛顿方程中的r2改成r2.00000016，这样多少可以挽救一下传统方法和对水星轨道的解释：
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然而，这只是玩弄数学技巧，它在物理学上说不通。但这只是挽救牛顿引力理论的一个绝望的最后努力。事实上，这种临时性修修补补不过是早年托勒密的地球中心说所采取的不断增加更多的周期运动的狭隘逻辑在今天的翻版。
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如果爱因斯坦打算克服这种保守性，赢得对手的信任并推翻牛顿理论，他就必须收集更多的证据来支持他的理论。他必须找到另一种可由他的理论来解释但牛顿理论无法解释的现象，这种现象如此非同寻常，它要能够为爱因斯坦的引力概念、广义相对论和时空概念提供压倒性的、无可辩驳的证据支持。
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终极伙伴：理论与实验
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一个新的科学理论要想得到认真对待，那么它就必须通过两项重要的检验。首先，它需要能够给出符合所有现有观测的理论结果。爱因斯坦的引力理论已经通过了这项检验，因为它在众多备选的解释方案中能够完全正确地给出水星轨道进动的量。第二项检验更加苛刻，要求理论应能够预言尚未有过的观测结果。一旦科学家能够做出这些观测，且观测结果符合理论预言，那么这一证据就将令人信服地表明该理论是正确的。当开普勒和伽利略认为地球绕太阳旋转而不是相反时，他们能够迅速通过第一项检验，就是给出一种与已知的行星运动相符的理论结果。然而，第二项检验则要等到伽利略对金星星象的观察与几十年前哥白尼所做的理论预言完全相符后才算通过。
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之所以单给出第一项检验还不足以说服持怀疑态度者，就是怕出现这个理论可能仅通过修修补补来给出正确结果。然而，通过理论修正是不可能给出与尚未做出的观察结果相一致的理论预言的。想象一下，你打算与爱丽丝或与鲍勃一块儿做一项投资，两人都宣称他们拥有各自完善的炒股系统或理论。鲍勃试图说服你，他的理论较好，能显示昨天的股市数据，然后向你展示了他的理论是如何完美地预测这些结果的。另一方面，爱丽丝向你展示了她预测的第二天的交易结果。24小时后，果然她被证明是正确的。你会与鲍勃和爱丽丝当中的谁一起做投资？显然，你会怀疑鲍勃可能调整了他的理论以符合前一天的交易数据，所以他的理论是不能完全令人信服的。但爱丽丝炒股理论似乎真的有效。
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同样，如果爱因斯坦要证明他是正确的，牛顿是错的，他就必须用他的理论对尚未有人观察过的现象做非常可信的预言。当然，这种现象必须是发生在极端引力的环境下，否则，牛顿的和爱因斯坦的预言会一致，就没有赢家。