1919年的11月7日，也就是第一次世界大战整整停战一周年，当天的英国伦敦泰晤士报以通栏标题的形式刊登了一个非常醒目的大标题：“科学革命：宇宙新理论”。牛顿思想被推翻。要知道牛顿也是英国人，是当时世人眼中的近代科学之父。其地位在当时的科学界几乎无可撼动。而在严格的科学面前，英国泰晤士报竟然用“牛顿被推翻”这种标题党的形式来宣布爱因斯坦相对论的正确。而正是因为这个标题直接把爱因斯坦送上了神坛，一夜之间便成为了家喻户晓的“科学明星”。

这篇文章究竟说了什么？为什么牛顿会被推翻？这一切还是要从那个神秘的“光“ 说起。到目前为止，依然有很多人以为，经典物理学中所定义的光在真空中总是沿直线传播，但实际上并不是这样。早在1704年，牛顿在他的著作《光学》这本书中就已经详细介绍了光的“微粒假说”。他认为光的本质是一种有质量的微粒，并提出大质量物体可能会使光线发生弯曲。就像弯曲其他那些有质量物体的轨迹一样。100年后，也就是1804年，德国慕尼黑天文台的索德纳根据牛顿力学计算出，光线经过太阳边缘时会发生0.875弧秒的偏折。

这个“弧秒”是个什么概念呢？我们知道，一个圆有360度，其中一度又可以分为60弧分，然后一分又能再分成60弧秒。所以这其实是一个非常细微的偏折。当时的实验精度还无法支撑这个精度的观测。

等到1915年，爱因斯坦的广义相对论横空出世。广义相对论认为任何有质量的物体都会使它周围的时空发生弯曲，这会导致光线在经过太阳附近时，在时空中走的最短路径不再是直线，而是会发生一定的偏折。于是爱因斯坦根据广义相对论也计算出了一个偏折角。这个角度恰好是前面根据牛顿力学算出角度的两倍，也就是1.75弧秒。

当时第一次世界大战各方交战正酣，处于敌对国的英国天文学家艾丁顿通过一些渠道了解到了爱因斯坦的广义相对论。由于爱丁顿同时也是一名数学家以及物理学家，所以他几乎完全看明白了爱因斯坦的“引力场方程”。他有一种强烈的预感，一个如此优美的理论应该是正确的，并且对光线弯曲的预言产生了浓厚的兴趣。

但由于这个偏折角太小，而且太阳亮度太高，不太好观测。所以当时科学家们能想到的唯一方法就是在日全食的时候观测，通过对比日食发生时太阳附近的星星与没有太阳的时候星星的位置来判断星光是否发生了偏折。运气比较好的是，在大约三年后，也就是1919年5月29日就将会迎来一场日全食，机不可失。等到一战结束后，艾丁顿立刻说动了英国政府资助此次的日全食观测计划，以验证广义相对论的预言。此次观测共组织了两个观测团队，一队到巴西北部的索布拉尔，另一队到非洲济内亚海湾的普林西比岛。在日食当天，艾丁顿竟然真的看到了原本不该出现在太阳周围的几颗星星。观测结束后，艾丁顿经过对数据的层层筛选、审查以及精密的计算。最终，在1919年11月7日，在英国皇家科学院郑重宣布了此次观测结果。

当然，毫无疑问，广义相对论最终胜出，爱因斯坦一夜成名。在之后的几十年里，科学家们又做了许多次的日全食观测，即使是使用目前最高精度的仪器，广义相对论也依然能完美地通过验证。

那除了这个星光偏转，广义相对论是否还有其他方法推翻牛顿呢？再来举个例子，在19世纪40年代，科学家们就注意到在太阳系中距离太阳最近的一个行星水星，一直存在着一个微小的进动。什么是进动？简单来说，就是行星绕转一圈之后，并不是恰好回到原来的出发点，而是会有一个小小的偏移，表现出来就是椭圆轨道的长轴会有一个慢慢的转动。

当时的天文学家们绞尽脑汁，他们将所有可能的干扰项都考虑进去，比如附近的金星和地球。经过一番精确计算后，发现依然存在着一点点进动误差。这一点点误差是多大呢？也就是每100年进动43弧秒。这可以说是一个几乎无法察觉到的误差。

你可能会说，就这么点误差有啥好纠结的？但天文学家们可不会这么想。他们对于自己的计算非常有把握，他们认定这43弧秒的误差需要一个解释。起初有科学家认为这个误差是因为太阳系中存在着某颗尚未发现的行星，类似于之前海王星的发现过程。发现水星反常的那位法国人甚至计算了这颗未知行星的可能位置，并且名字都给他想好了，就命名为“火神星”。但事实上，天文学家观测发现，那里空无一物。直到1915年，爱因斯坦根据最终的引力场方程计算出来的水星进动误差恰好就是精准的每100年43胡秒。他完美解决了困扰天文学家多年的水星进动问题，这也是历史上广义相对论与牛顿力学的第一次较量。

其实，类似的例子还有很多。除了引力红移，广义相对论还给出了诸多预言，从黑洞、参考系拖拽、双星轨道衰变到引力波的实锤等等。100多年来，他经受住了所有实验和天文观测的考验。而这些现象都是牛顿老爷子想都不敢想的。所以现在我们可以说，牛顿被推翻了吗？对于推翻的这个说法，我认为是没有太大问题的。

之前有看到过一种观点，他认为牛顿力学能应用于宏观低速状态，所以他并没有被推翻。这么说其实是不对的，这只是后人为其找到的适用范围，而科学本身是严谨的。至少，并不能因为当时的观测技术的局限性来证明他没有被推翻。而至于推翻这个词，到底有没有必要用？我认为是没有必要的。我们没有必要因为崇拜爱因斯坦而看低了牛顿。

毫无疑问，牛顿的理论为之后的所有理论都奠定了不可撼动的基础。巨人都是站在巨人的肩膀上，科学本身就是一个不断进步、寻找真理的过程。而对于我们而言，先学习简单的、更容易理解的理论并无任何问题。所以这就是为什么虽然广义相对论已经推翻了牛顿万有引力，但我们的物理教材上依然是从万有引力开始学起，由浅入深，循序渐进。总不能一上来就学习爱因斯坦的引力场方程。或者如果连基本的概念都不懂，就想看破宇宙的起源，思考时间的本质。那或许将会是一场灾难。

很多人都很疑惑，为什么广义相对论能做出这么多准确的预言？是因为爱因斯坦是预言家，是穿越者吗？并不是，归根到底，这里面的大部分原因还是因为数学。针对广义相对论的预言与观测验证，爱因斯坦曾经在1930年写道：“我认为广义相对论的主要意义不在于预言了一些微弱的观测效应，而是在于它的理论基础和数学构造的简单性。”在爱因斯坦看来，是广义相对论内在的简单性保证了它的正确性。

从人类的科学发展史来看，数理科学的进步模式确实都有着这样的规律和特点。他们往往是运用了当时最高深的数学知识而构建起来的一些精致的理论模型，而他们的正确性很大程度上由他们内在的简单性和统一性所保证。虽然他们通常也会给出一些可供检验的预言，譬如哥白尼的日心说预言了恒星周年世差，牛顿的万有引力预言了海王星的存在，爱因斯坦的广义相对论预言了光线弯曲，霍金的黑洞理论则预言了霍金辐射，等等。但实际上，并不需要等到这些预言被证实，那些理论往往就已经被信奉为正确的科学理论。

1914年，当时的爱因斯坦还没有算出正确的星光偏折值，但他在给好友贝索的一封信中曾以十分自信的语气写道：“无论日食的观测成功与否，我也毫不怀疑整个理论体系的正确性。”还有一个故事也曾广泛流传，说的是，当光线弯曲的预言被英国人证实的消息传来时，当时远在柏林的爱因斯坦正在上课。有一位学生问他：“假如他的预言被证明是错的，他会怎么办？”爱因斯坦回答说：“如果是这样，那么我会为亲爱的上帝感到难过。毕竟我的理论是正确的。”从这些故事来看，爱因斯坦其实更像是一名纯粹的数学家。他先是不加证明地规定几条简洁且极难从哲学上撼动的基本原理，也就是所谓的“公理公设”，然后进行一系列数学推导，得出一系列结论。

这种工作完全不需要任何对现实物理现象的观察，甚至可以称作一种纯粹的思维体操。这样的工作模式与数学家完全相同。更加惊人的是，这些得出的结论最终与现实世界完全契合，因为它设下的“公理”本身就是对现实世界的一种哲学拷问。

从100年后的今天来看，相对论的思想已远远超越了他的时代。在思考学习相对论时，我从未感觉到过他试图以科学权威等方式来证明他的正确，他只是天启般呈现自己，没有丝毫逻辑上的欠缺或冗余，那种必然和美，让人臣服。