在1905年的學術園地，愛因斯坦如智者般開啟了狹義相對論的大門。他透過歸納法的智慧，將光速不變的現象昇華為光速不變原理，從而認為宇宙間的每個角落都洋溢著同等的物理智慧。為了達成這一目標，愛因斯坦重新解讀了長度、時間和質素的概念，使得這些原本穩固的量隨著物體運動速度的加快而變得活躍起來。
然而，狹義相對論終究只是物理宇宙的冰山一角。現實中，物體不僅具備速度，更有加速度；不僅存在於空間之中，空間亦因物質的存在而有了起伏變化。
於是，愛因斯坦再次借助歸納法的力量，將重力質素與慣性質素的表觀等價性提升為等效原理，將兩者的定義合二為一。由此，作為物質實體的存在與作為宇宙舞台的空間建立了深層的聯系。空間能左右光子等一切物質的行蹤，物質也能使空間呈現出幾何之美。這種轉變，讓我們的世界觀從機械的框架中躍出，步入了幾何的殿堂。
本質上，這開啟了我們認知的格式塔轉換。這種轉換，需要透過實驗的驗證與推動才能向前邁進。廣義相對論早期的驗證實驗有三個，它們是水星進動、光線彎曲以及重力紅移，這三者對廣義相對論的確立起到了決定性作用，因而被譽為廣義相對論的三大經典實驗。
以水星進動作為例，它是距離太陽最近的行星，並且擁有較大的偏心率，即它的軌域最短距離與最長距離的比值較小。自19世紀初，科學家就發現，水星在繞太陽一圈後，其最長距離與太陽的連線會呈現出一個微小的進動。在物理上，我們稱之為進動。透過對歷史觀測數據的分析，我們得知水星每世紀的進動約為5600秒。根據經典力學的計算，我們排除了其他天體對水星的進動作用，卻意外地發現了一個無法解釋的43秒進動。這便是著名的水星剩余進動。
當時，經典力學如日中天，眾多科學家渴望以此為契機，實作科學的又一次飛躍。在隨後的幾十年裏，科學家們提出了上百種物理假設來解釋這43秒的進動，例如存在小行星和太陽的扁率等。然而，這些假設要麽無法獨立解釋水星的43秒進動，要麽會進一步要求金星、地球等行星也產生顯著的進動，這與實際的觀測並不相符。於是，對水星剩余進動的探索陷入了僵局。
而廣義相對論作為一種新的物理理論，它自然被期望能解決水星剩余進動的難題。最初，由於計算錯誤，愛因斯坦在廣義相對論中的結果僅得出了43秒的1/3進動。然而，經過不斷的探索與努力，愛因斯坦在1916年終於計算出了完整的43秒水星進動。因此，水星剩余進動實驗被視為廣義相對論得到驗證的第一個實驗。
不過，故事並非就此結束。有科學家提出，既然引起水星進動的因素多種多樣，那麽水星剩余進動的43秒是否是由多種因素共同作用產生的呢？例如，美國物理學家迪克在上個世紀60年代提出了新的理論，能夠解釋40秒的水星進動。如果太陽的扁率能每世紀產生3秒的進動，迪克的理論便是正確的。然而，此時廣義相對論的地位已經不可動搖，科學家們遵循著奧卡姆剃刀原則，傾向於用單一理論來解釋現象。
光線彎曲是愛因斯坦首個預言的實驗，也是廣義相對論獲得認可的關鍵實驗。實驗原理是利用日蝕時拍攝太陽一側的照片，記錄下太陽背景中的星光。半年後，當地球轉到太陽前，在無太陽的情況下，再次拍攝相同區域的照片，透過對比兩張照片，記錄星光的位移。如果光線確實經過太陽彎曲，那麽每個星光都會有一個向中心的位移。
實際上，這個實驗極具挑戰性，不僅需要借助日蝕拍攝，而且為了避免日冕的影響，只能選擇距離太陽較遠的星光（10個太陽直徑以外），但又不能太遠（20個太陽直徑以內），否則光線彎曲效應太小，易被其他因素掩蓋。
因此，實驗結果並非直接數值，而是需要統計的數據。對於這些數據，有兩種統計方法：絕對法直接對比兩張照片的差異，相對法則假設照片邊緣的星光無位移，並將其調整為零，再根據這一尺度調整其他星光的位移。之所以使用相對法，是因為乳膠照片在幹燥過程中會收縮，產生星光位移，需要排除這一因素。
不幸的是，兩種統計結果差異巨大，至少相差10%。然而，幸運的是，主持該實驗的人是廣義相對論的堅定支持者愛丁頓。經過統計和修正，實驗結果基本符合愛因斯坦的預言；廣義相對論因此被視為得到了驗證。光線彎曲與人們原本的直線運動觀念形成強烈對比，讓愛因斯坦一夜成名。
實際上，面對同一實驗，可以有多種理論進行解釋。光線彎曲的真正意義不在於具體數值，而在於觀念上承認光的粒子性，光也有質素。在廣義相對論提出之前，人們並未意識到光線可以被物質吸引而彎曲。實際上，只要將光視為有質素的粒子，牛頓的萬有重力也可計算出光線彎曲效應。
只是，當時的計算僅考慮了重力的橫向效應，所以只有廣義相對論預言的一半，使光線彎曲實驗有了判別作用。然而，如果考慮到重力的縱向效應，將重力場視為密度較小的介質空間，則越接近重力場，光的等效速度越大；反之，離開重力場，光的等效速度越小。這會產生類似折射效應（重力透鏡效應），使得萬有重力的計算結果與廣義相對論完全一致，均為1.75秒的彎曲度。
重力紅移是廣義相對論的第三個經典實驗，也是最不順利的實驗，因其效應實在太小，僅有百萬分之一。其原理是，每個原子的光譜都相同，我們可以透過光譜判斷太陽上的元素。由於重力場的作用，光子離開太陽時需克服太陽重力，部份能量轉移給空間，導致光子頻率降低，即重力紅移。
這一實驗最初針對太陽，結果不利於廣義相對論。後來進行了多次觀測，效果始終不理想。最終，將實驗移至質素更大的白矮星上。雖然質素增加增大了紅移量，但新的問題出現：距離遙遠導致其他物理參數不確定。這一實驗一直持續到上世紀60年代，在愛因斯坦逝世、廣義相對論獲得廣泛認可後，才最終驗證了廣義相對論。
透過上述分析，我們看到實驗驗證受到限制，並不絕對。首先，超出宏觀範圍，未知因素限制了實驗；在排除所有未知因素前，實驗無法絕對驗證理論。其次，其他理論限制了實驗的效力，同一實驗可由多種理論解釋。所以，實驗只能幫助選擇理論，無法證明理論正確。
因此，實驗與理論相輔相成。如果兩者互相促進，理論處於進步狀態；反之，理論處於退步狀態，需要新理論取代。
