“啊——”爱因斯坦一声惊叫，从椅子上跳起来，他惊醒了，一身冷汗。

刚才的梦实在太深刻了，几乎历历在目。“加速度和重力等效，加速度和重力等效，加速度和重力等效……”爱因斯坦一声比一声大地念了三遍，他得到了一生中最快乐的想法。此时，哈勒也走进了爱因斯坦的办公室，显然他听到了爱因斯坦的叫声。

哈勒：“小爱，发生什么事了？”

爱因斯坦冲过去一把抱住哈勒：“那个问题我想明白了，哈哈，哈哈哈！”

哈勒推开爱因斯坦：“别激动别激动，你说的是哪个问题？”

爱因斯坦：“惯性系。明白了吗？惯性系。上帝这个老头子不偏心，这个世界又回到了民主的世界，所有的参考系都是平等的。现在我们可以大声地宣布：在任何参考系中，所有物理规律保持不变。只要在这个前面加上一个等效原理的前提即可。”

哈勒一脸茫然：“我不明白。”

爱因斯坦：“加速度和重力，也就是加速度和万有引力，它们是完全等效的。请想一下，局长，如果你被关在一个密闭的电梯中睡着了，当你醒过来的时候，你如何区分自己是在太空中做着加速运动还是在静止的地面上呢？你能不能用做任何物理实验的方法，判断自己是静止地待在地面上，还是在太空中加速上升？”

哈勒仔细想了一下：“好像是不能。”

爱因斯坦：“反过来，如果你醒来的时候，发现自己漂浮在电梯中，请问，你能区分自己是在太空中失重了，还是电梯在地球引力场中做着自由落体运动吗？你能用做任何物理实验的方法，区分这两种状态吗？”

哈勒又仔细想了想：“很对，确实完全无法区分，不可能用实验的方法来知道自己的确切状态。”

爱因斯坦：“因此说，加速度就是引力，引力就是加速度，它们在物理性质上是完全等价的，这个我称之为等效原理。对于任何参考系来说，我们都可以把它分解为一个在引力场中的惯性系来考虑，这样一来，所有的参考系就平等了，参考系与参考系之间就没有任何区别了。比方说，你在地球上一列匀速直线运动的火车中做物理实验，我可以理解为是在一个施加了地球引力的惯性系中做实验；同样，如果我在太空中一部加速上升的电梯中做实验，假设上升的加速度刚好等于地球的重力加速度的话，那么在没有等效原理之前，我们只能认为这部电梯不是一个惯性系，但是现在，我们可以看成是在一部地球上的、静止的电梯中做实验。再比方，如果我们在地球上一部加速上升的电梯中做实验，我们也可以等效地认为，是在太阳上一部匀速上升的电梯中做实验，假设电梯的加速度与地球引力之和刚好与太阳的引力相同的话。你看，有了这个等效原理后，我们就可以把任何非惯性系都转换为惯性系，只要额外处理一个引力场的影响即可。”

哈勒：“那做匀速圆周运动的参考系也能做同样的转换吗？”

爱因斯坦：“当然可以，你想象一下，现在你处在一个密闭的链子球里面，我把你甩起来，你会感到一股无形的力把你贴在外壁上，这个力就是向心力，但是对于在密闭的球中的你来说，是无法区分这是向心力还是引力的，如果我在太空中甩这个链子球，那么你就会感觉跟在地球上静止时一样，受到同样的重力。因此，只要考虑了引力场，任何参考系，不论是加速还是减速直线运动，还是非直线运动，都可以分解为惯性系不变、引力在发生变化。因此，最重要的是我们要找出一个引力场方程来。在狭义相对论中，我们只研究了时间、空间、运动这三者的关系，现在我们必须再加入一个重要的对象，那就是——引力！”

哈勒若有所思地点点头：“我开始明白了。”

爱因斯坦为了这个快乐的想法高兴了很多天，每天都觉得思路比上一天更加清晰，在引力这条路上开始往前探索，无数崭新的风景一下子涌过来，很多过去想也没想过的问题接踵而至，让爱因斯坦有一点应接不暇。

爱因斯坦首先通过一个思维实验，很容易就得出了引力会使得光线弯曲的结论。你可能觉得非常难以理解，光线怎么可能弯曲呢？我们从来也没有见过手电筒打出去的光有任何一丝一毫的弯曲，其实那一切不过是光的速度太快，弯曲的程度太低，令我们的眼睛无法察觉。我可以用一个思维实验很容易就向你证明——光，是不可能在任何时候都走直线的。

请闭上你的眼睛，跟我一起来想：假设现在你在一部做着自由落体运动的电梯中，你会感觉到失重，所有的东西在你身边都漂浮起来。你随手从口袋里拿出一个玻璃球，在眼前松手，你会看到玻璃球在眼前漂浮起来；你轻轻地一弹，玻璃球在你眼皮底下以匀速直线运动朝前飞去。这一切都如此正常，天经地义。

现在我是站在地面上的一个观察者，我看到的情况就完全不同了，假设电梯是透明的，我会看到什么呢？我会看到那个在你面前做匀速直线运动的玻璃球，以一个抛物线的轨迹下落。

【图5-1】不同参考系的人看到的小球飞行路线不同

这个情景就如同你在运动的火车上从窗口扔出一个物体，你自己看到这个物体直线下落到地上，可是站台上的人来看，物体是一个抛物线运动。这一切都是如此正常，天经地义。

那么，再次闭上你的眼睛，还是回到那部失重的电梯中，你打开手电筒，一束光从你的手里打出去，请把这束光想象成是一个小球。请问，这束光对你而言是不是做着匀速直线运动呢？如果是，那么对于地面上的观察者我而言，这束光就必定也是个抛物线。如果你觉得这想不通，你一定要认为地面上的我看到的光是直线而不是抛物线，那么，如果我看到的是直线，你看到的就一定是向上弯曲的抛物线了，别忘了，你正在不停地下落呢。换句话说，我们俩不可能同时看到光走的是一条直线，要么你看到的是抛物线，要么我看到的是抛物线，只能二选一。

【图5-2】如果地面上的人看到的是直线，那么电梯中的人看到的就是曲线

稍稍经过思考后，所有人都会选择后者，也就是从地面上的观察者来看，光走的路线跟小球一样也是抛物线。只是光的速度太快了，这根抛物线拉得很长很长，因此弯曲度很低很低，我们的肉眼根本察觉不出来。但是我们都应该能达成共识，那就是地球的引力确实会使光线弯曲。

那么显然，既然地球的引力可以使光线弯曲，那么所有的引力场应当都会使得光线弯曲，我们这个地球不应当有什么例外的特权。引力越大，光线也就弯曲得越厉害。再根据等效原理，加速度就是引力，引力就是加速度，因此，加速度同样会造成光线的弯曲。

【图5-3】地球的引力会使经过地球附近的光线弯曲