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百万和上亿米尺度下可以研究绕地球旋转的人造卫星、月球以及绕太阳公转的其他行星。
1976年和1992年发射的LAGEOS卫星在这类实验中发挥了重要作用。
它们的轨道是闭合的椭圆，这正好符合平方反比定律给出的条件。
通过观测所有这些天体，人们以百万分之一到十亿分之一的精确度证实了牛顿引力定律。
这样，我们就有了很好的证据表明牛顿平方反比定律从亚毫米尺度到上亿米尺度，都是适用的。
不同尺度下实验精确度也不一样：从千分之一（几十米尺度）到大约十亿分之一（行星轨道的尺度）。
这是一个巨大的成功，但我们的故事还没有结束。
现在，让我们跨越牛顿引力定律，进入爱因斯坦的理论带来的全新世界中。
研究爱因斯坦引力定律的实验
上述实验中用到的概念，大多数人都在学校的物理课中接触过：质量一致性、自由落体的普遍性、牛顿平方反比定律等。
我在这一节将介绍的实验验证的是大家不大熟悉的爱因斯坦的引力理论。
这一理论的特殊效应一般都在很小的尺度上发生，实验很难把握。
但它们其实十分重要，因为它们让我们对引力理解更加深刻。
爱因斯坦的理论带来了大量的新效应。
这里我只谈其中的四个。
它们是：水星公转轨道逆行；太阳周围的星光偏折；掠过太阳的无线电信号的延时；以及环地球轨道上陀螺仪的行为。
这四个至关重要的效应都可以在太阳系内观测到。
在极端天体物理环境下更多的效应我们留到第3章继续讨论。
我们从水星轨道逆行开始谈起。
在本书第1章我们说过，牛顿引力定律解释了开普勒的观测结果，即行星绕太阳公转的轨道是椭圆。
对于单个行星来说这是对的，但是如果我们同时考虑好几个行星的轨道，事情就变得复杂起来。
这是因为行星之间也存在引力，它们虽然微弱但仍旧是可观的，并能够把行星从标准的椭圆轨道拉开。
很长时间以来，物理学家们对行星之间的引力都有了解。
这些引力在牛顿理论的范围内很容易计算，几个世纪以来的天文学家们也测量了它们产生的效果。
实际上海王星就是在19世纪中期靠研究天王星（比海王星稍离太阳近一些的行星）轨道之后才发现的。
天王星的运行轨道距离天文学家们的预期稍微有所偏移，如果在太阳系更远的位置有一个大一些的行星的话，这一偏移就合理了。
奥本·勒维耶（UrbainLeVerrier）和约翰·亚当斯（JohnAdams）分别在1845年预测了这一行星的存在，1846年它就被发现了。
显然，这是一个了不起的成就。
这样一来，1859年勒维耶宣布水星（距离太阳最近的行星）轨道也有一些偏移时，人们并没有感到特别惊讶。
有了海王星的前车之鉴，勒维耶预言水星轨道内还有一颗更靠近太阳的行星。
他甚至给它起了个名字——火神星（Vul），然而这次它并没有出现。
人们作了很多很多的努力，但没能在水星和太阳之间发现任何新的天体。
水星轨道仍旧反常，看来像是被一个不知其源的天体产生的引力所扰动。
水星轨道逆行的问题在1915年得到了解决。
并不是因为发现了新的天体，而是因为爱因斯坦提出了他那革命性的理论。
根据爱因斯坦的新理论，牛顿引力只是引力本质的一个粗略的概括。
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