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广义相对论是爱因斯坦在1915年提出的引力理论，它对引力现象的预测与牛顿理论存在关键差异。在星光偏折方面，牛顿理论预测0.87角秒，而广义相对论预测1.75角秒。对于时间膨胀效应，牛顿理论无法预测，但广义相对论明确指出引力会影响时间流逝。在水星近日点进动问题上，牛顿理论预测轨道封闭，而广义相对论预测每世纪43角秒的额外进动。这些差异为实验验证提供了明确的判别标准。
1919年5月29日的日全食为验证广义相对论提供了绝佳机会。英国天体物理学家爱丁顿率领观测队前往非洲，利用日全食期间太阳被遮挡的机会，观测太阳附近恒星的位置。根据广义相对论，太阳的引力场会弯曲周围的时空，导致恒星光线发生偏折。理论预测偏折角度为1.75角秒，而实际观测结果为1.61正负0.30角秒，在误差范围内与理论预测完全吻合，这一观测结果震惊了整个科学界。
引力时间膨胀是广义相对论的重要预测之一。根据时间膨胀公式，在强引力场中时间流逝得更慢。这个效应在日常生活中就能观察到：GPS卫星由于处在较弱的引力场中，其时钟每天比地面时钟快38微秒。如果不进行相对论修正，GPS定位误差每天会累积约10公里。在黑洞视界附近，引力场极强，时间几乎停滞，这种极端的时间膨胀效应为我们理解时空本质提供了深刻洞察。
水星近日点进动是验证广义相对论的经典实验之一。根据牛顿理论，行星轨道应该是封闭的椭圆，但实际观测发现水星轨道存在进动现象。19世纪天文学家发现水星近日点每世纪有额外的43角秒进动，这个现象用牛顿理论无法解释。广义相对论精确预测了这个值为43.03角秒每世纪，与观测值43.11正负0.45角秒每世纪完美吻合。这种轨道进动效应在其他行星上也存在，但由于距离太阳较远而非常微小。
现代科技为广义相对论验证提供了前所未有的精度。LIGO引力波探测器是人类建造的最精密仪器之一，能够探测到小于质子直径万分之一的时空扰动。2015年9月14日，LIGO首次直接探测到引力波信号GW150914，这是两个黑洞合并产生的时空涟漪，完美验证了爱因斯坦一个世纪前的预言。除了引力波探测，现代原子钟实验、GPS卫星系统、激光测距技术都在不断验证广义相对论的精确性，这些验证不仅证实了理论的正确性，更推动了现代科技的发展。