光有“重量”吗？它受不受引力的作用？这个问题曾引起许多著名物理学家的好奇心，正因为对它不懈地思索，促使爱因斯坦建立著名的广义相对论，而对这个问题的实验观察，又使广义相对论的正确性得以验证。“光的重量”问题还涉及现代天文学对星系及星系团的探索问题，甚至改变了人类对物质，乃至对整个宇宙结构的认识。早在300多年前，牛顿曾经设想光是由粒子组成的，他不仅用光的粒子性解释反射和折射现象，还认为像一切物体那样，光也可能受到引力的吸引，在引力场中是有“重量”的。

1704年，牛顿在他的《光学》一书中写道：“物体能隔着一段距离对光有作用吗？这种作用会不会使光线弯曲？当距离最小时，这种作用也最强吗？”虽然牛顿没有进一步计算，但这一席话激起了人们对这一问题的兴趣。一百年过去了。1801年，德国天文学家约翰·索德纳（John von Solder）做了详细的计算，他得出光线在太阳引力作用下的弯曲量，可是这个量实在太小，以致在当时找不到足够精确的仪器，也没有那么精良的照相设备，验证这个结果几乎是不可能的，因而没有引起人们的注意。还有另外一位对光线引力弯曲感兴趣的人，这就是英国著名的天文学家阿瑟·爱丁顿。他设想光线掠过太阳时，就像一颗颗光粒子掠过太阳。在太阳引力作用下，这些粒子的轨迹会发生弯曲。他利用牛顿引力理论进行计算，所得到的结果是，在光线经过太阳之后，光线弯曲0.9弧秒（弧秒是角度单位，1弧秒相当于0.01592度）。这个数值仍然太小，相当于光线传播5千米，只有一个拇指宽度的偏斜量。就在这一时期，爱因斯坦创建了广义相对论，得到了引力场方程。根据这个方程，爱因斯坦也对光线受到太阳引力产生的弯曲进行了计算，得出来的结果与爱丁顿的结果相同。但这是爱因斯坦利用他最初那个不完善的引力方程算出来的。当爱因斯坦完善了他的引力场方程后，所计算出来的光线弯曲量比原来增大了一倍，也就是1.8弧秒。他建议天文学界对这一现象进行实地测量。仿效牛顿，他也把这个观测叫做“光线称重”的实验。

爱因斯坦是一位具有非凡想象力的人，这个“光线称重”实验设计得非常巧妙，他把实验室搬到天空，实验器械就是星球，这样能展示出引力对光线弯曲的巨大威力。引力透镜是强引力场中一种特殊的光学效应。假设地球与一颗遥远的天体之间刚好有一个强引力场天体，三者差不多在一条直线上，强引力场天体附近的时空弯曲使远方天体的光不能沿直线到达地球，而使地球上观测到的像偏离了它原本所在的方向，其效果类似于透镜对光线的折射作用，称为引力透镜效应。爱因斯坦还建议，实验应该在日食发生时进行。如果在日食发生时，在太阳背后正好有一颗明亮的星，由于被太阳遮挡，人们看不到它，但是太阳引力的作用就好像透镜，能使那颗星发出的光线在经过太阳时弯曲，弯曲后的光射向地球，人们将能通过太阳这个“引力透镜”看到这颗被挡住的星。1917年，正在英国剑桥的爱丁顿注意到爱因斯坦的建议，他立刻意识到这一实验的重要价值。爱丁顿是一位杰出的天文学家，不仅谙熟物理，对数学也很精通，当世界上绝大多数物理学家还不能读懂爱因斯坦的理论时，他很快能读懂，更洞见出这一理论在物理学和天文学中的重要价值。特别是当他得知，爱因斯坦计算出太阳引力弯曲值是他计算值的两倍时，立刻意识到这个数据将是爱因斯坦对牛顿的挑战，验证这个值，恰好能在两个引力理论中，鉴别哪一个是正确的。这一挑战也引起了英国天文学家、格林威治天文台台长弗兰克·戴森的极大兴趣。他立刻主持组建了两支天文测量队，一支派往非洲西海岸的普林西比岛，另一支派往巴西北部的索布拉尔。在1919年日食发生的前一个月，两支测量队分别到达驻地。1919年5月29日日食发生的当天，测量队架设好天文望远镜和照相设备，一次举世瞩目的天文学壮举就这样开始了。然而那一天并不顺利，天公不作美。在普林西比岛，云将太阳遮住，无法捕捉到太阳背后的星光。“我们架设好望远镜和照相设备，准备好最优良的照相底片，目标照直对准一亿多千米远的太阳表面。”爱丁顿回忆道：“在当时我们什么也做不了。但我神秘地发觉，似乎沉默的大自然和昏暗的大地被观测者的呼声和节拍器的嘀嗒声所唤醒，天空突然出现奇迹，我们终于获得清晰的曝光。由于天气不好，在普林西比岛的观测结果中，只有两张底片可以得到测量数据。它们给出的结果是，从遥远星光发出的光线在太阳引力作用下弯曲了1.61弧秒，与爱因斯坦的结果很接近。天文学家利用发自遥远星系背后各种波段射线的引力偏移，可以推断遥远星系的质量，探索遥远星系周围庞大的暗物质云，甚至发现更年轻星系的生成过程，由此推知宇宙星系形成初期的情景。在大尺度物质世界中，光的“重量”是一个不能忽视的现象，也是左右宇宙结构的动因之一。根据爱因斯坦的引力论，只要有物质存在，无论时间还是空间都要受到影响，光线在引力场中的弯曲现象就是这一影响的表现之一。