在广义相对论的正确性问题上，有著名的三大验证：引力红移、水星近日点进动和光线弯曲.这三个观测实验都证实了广义相对论的正确.
3.1.1 引力红移
在引力场作用下，引力时钟会变慢.设一产生强引力场的星体的质量为M，与此物体距离为r处的时间t1，与此物体距离无限远处的时间为t2.由广义相对论的理论，可以得到
也就是说，越靠近星体，时间变得越慢.这就可以用来解释引力红移现象.
引力红移现象可以看作是多普勒效应在相对论中的体现，指的是强引力场中天体发射的电磁波波长变长的现象.由上面的讨论知道，靠近强引力场的时钟要走得慢些.当从远离引力场的地方观测处在强引力场中的辐射发射出来的谱线时，由于强引力场中的时间更慢，所以谱线到远离引力场的地方周期会变大，频率变小，因此其波长会变长一些.因为可见光中红光的波长最长，所以此现象被称为是红移效应.
1911年，爱因斯坦在《引力对光传播的影响》一文中就讨论了这个问题，后来的实验结果与爱因斯坦的理论值完全符合.
3.1.2 水星近日点进动
水星是距太阳最近的一颗行星.按牛顿的天体力学理论，水星的运行轨道应当是一个封闭的椭圆，但实际上水星每转一圈，它的轨道的长轴也略有转动，称这一现象为水星的进动.法国天文学家勒维耶（Le Verrier）最先发现水星近日点进动的观测值，比根据牛顿天体力学定律所计算的理论值每百年快38角秒.最初他猜想可能在水星以内还有一颗小行星对水星的引力导致两者的偏差.可经过多年的搜索，天文学家们始终没有找到这颗小行星.后来美国天文学家纽康姆（Newcomb）通过更精密的计算得出水星近日点多余进动值为每百年43角秒.
爱因斯坦根据广义相对论把行星的绕日运动看成是它在太阳引力场中的运动，由于太阳的质量造成周围空间发生弯曲，使行星每公转一周近日点进动为
其中a为行星轨道的长半轴，c为光速，e为偏心率，T为公转周期.对于水星，计算出ε=43″／百年，正好与纽康姆的结果相符，一举解决了牛顿引力理论多年未解决的悬案.(www.xing528.com)
3.1.3 光线的引力偏转
广义相对论认为，由于引力场带来了时空的弯曲，那么可见光或其他波段的电磁波穿过引力场时，会沿着弯曲空间中的测地线前进，也就是说，引力会使光线弯曲（图10-8）.
在物理学上，光线弯曲早有预言.早在1704年，坚持光微粒说的牛顿就提出，大质量物体可能会像弯曲其他有质量粒子的轨迹一样，使光线发生弯曲.牛顿力学把微粒当做有质量的粒子，预言光线经过太阳时会发生0.875角秒的偏折.而爱因斯坦根据广义相对论算出太阳边缘星光的偏折度为1.75角秒，比牛顿理论正好大了1倍.英国天文学家爱丁顿（Eddington）和戴森（Dyson）的观测队利用1919年5月29日的日全食进行观测的结果，验证了光线弯曲这一理论预测，同时根据测量数据，肯定了广义相对论是正确的.
图10-8 光线偏转
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