这一惊人的结论促使爱因斯坦在他的方程中增加了一项“宇宙常数”(cosmological constant),并依靠这个人为的参数平衡时间的影响,从而将宇宙维持在一个静止的状态——既不膨胀也不收缩。提出这一套数学把戏的目的,仅仅是因为人们主观上乐于相信宇宙是静止的。正是由于这个恒定常数的加入,爱因斯坦错失了预言宇宙膨胀的机会,而这正是他对空间和时间新领悟的最重大的预言之一。更为严重的是,之后的研究显示爱因斯坦给出的这个解甚至是不稳定的。2加入一个宇宙常数确实可以制造出一个静态的宇宙——但是任何微小的干扰和变化,都会使宇宙偏离平衡点,并发生不可避免的膨胀或塌缩。这就像把一支铅笔笔尖朝下立在桌面上——虽然理论上可以做到,但在实际中铅笔总会很快倒下。
幸运的是,广义相对论还做出了几个和宇宙常数无关的关键性预言。爱因斯坦新理论的第一个成功来自于他对水星轨道的演算。在他之前,学术界从牛顿物理学出发的种种计算,都不能解释我们对水星——这个距离太阳最近的行星——轨道的详细观测。在水星每次绕太阳旋转的旅途中,最接近太阳的点(近日点)都会发生进动——这一圈轨道会比上一圈向前移动一点。3利用广义相对论,爱因斯坦得到的水星轨道和观测结果达到了完美的一致。在爱因斯坦将结果与数据进行比较时,他经历了“迄今为止,甚至是整个一生中,在科学工作中最激动人心的时刻”4,并由此确定了新引力理论的重要意义。
最终将广义相对论迅速提升到科学界和公众面前的,是另一个截然不同的伟大发现。一个新理论的成功,不仅依赖于它对现有数据的解释(例如水星轨道),我们还要求它能超出已知的现象并提出新的预言。广义相对论对已知宇宙模型的革命性改变发生在1919年。当阿瑟·埃丁顿(Arthur Eddington)爵士领导的日食观测行动成功地证实了其中一个主要预言时——一个大质量物体对光的弯曲作用——我们的宇宙观从此被永远地改写了。
