爱因斯坦探索并找到了一个更深刻的类比
现在来到了广义相对论故事的决定性时刻。上面描述了爱因斯坦的新原理：加速参照系与处在引力场内的非加速参照系完全无法区分。但是，这样说有些操之过急，因为爱因斯坦最初的原理要比现在局限得多，也就是说，它指出，用力学实验的方法，加速参照系与引力场内的非加速参照系是不可区分的。爱因斯坦非常清楚，引领他得出他的新原理的类比，也是他一生中“最幸福的念头”，只涉及各种想象实验室里的想象力学行为。他思考的情形只涉及诸如速度、加速度、旋转、引力、摩擦、轨迹、碰撞、弹簧、钟摆、陀螺、陀螺仪等这样一些概念。它们都是经典力学的概念。他没有考虑过在一个加速实验室做电磁实验，例如，使用光束或电场或磁场的实验，会出现什么情况。
这是因为，爱因斯坦明白自己无论在理论还是实践上，都不具备让他能预测可能发生的情况所需要的知识。这就是为什么爱因斯坦知道自己来到了一个关键的十字路口。他的理论知识，他对各种理想化的物理环境的结果（他的那些著名的“思想实验”）的想象天赋，再加上极聪明的推理，也不允许他再向前迈一步。他达到了一个关键点，在这里他必须再一次迈出勇敢的一步，又是一次完全依赖美学动机的一步，完全建立在坚持宇宙法则的深刻统一的信念基础上的一步，也就是说，他坚持存在简单、普遍、优雅的原理这一不可动摇的信念。
你一定还记得，在1905年爱因斯坦已经巧遇过一次类似的情形：他决定用美学理由，也就是他的物理规律的统一性信念来扩展伽利略的相对性原理。那一次，他用“任何种类的物理学实验”取代了“任何种类的力学实验”。换句话说，他已经造访过了这个思想领域，已经大胆地作出了一个对类比的信仰之跃。那一次，他的直觉获得了巨大成功。所以，在这个类比新情形中，何不“再重复一次”？
爱因斯坦因此将他的原理扩展如下：“无论使用任何种类的物理学实验，都无法把加速参照系和与处于引力场内的非加速参照系区分开来。”这里，再一次指出，从某种角度，用“物理学的”取代“力学的”（换句话说，指出力学和物理学的其他分支之间的类比）是爱因斯坦可以迈出的一个微不足道的一步，因为同样的类比扩展已经在他生命早些时候用过一次，而且非常成功，那时狭义相对论已经被许多实验所证实。但是，从另一个角度看，这也是一个跨入全然未知的世界的非常有胆识的类比飞跃。
让我们再一次聆听巴纳希·霍夫曼关于这一飞跃的描述。正是通过这个飞跃，爱因斯坦从有局限性的等价原理跨入了扩展的等价原理：
（新的原理）具有艺术统一性：他何必多此一举地为力学效果假设一种相对论，又为其他物理学分支假设另一种不同的相对论呢？9
我们再一次看到了一个以类比为基础的概念飞跃。从表面上看，它似乎微不足道而且很初级。但是，从另一个角度看，它又是宏大而辉煌的。所有这一切都出自爱因斯坦的“宇宙统一性的直觉”。它是类比的丰富源泉，几乎永不枯竭。
扩展的等价原理的后果
在此举一个例子，说明爱因斯坦向着真正的广义相对性原理迈出的勇敢的一步所带来的、不在预期之内的结果。爱因斯坦想象，在被火箭拖着穿过遥远的外太空的实验室里面，有一个与实验室“地板”完全平行的手电筒，称之为处于水平方向。手电筒发射了一束光。实验室外的观察者会说，相对于远处的星星，光束正沿着一个固定的方向运动。而在同时，包裹着它的实验室正以逐渐加快的速度“上升”。由于实验室的均匀的“竖直”加速度，实验室内部的观察者必然会看到光束在以固定的水平速度在实验室中穿行时，会以逐渐加快的速度向着地板落下。总而言之，对于他们来说，光束将沿着一条曲线而不是直线运动。当然，这条曲线与水平轨线的差异会很小。即使如此，光束一旦从手电筒沿水平方向发射出来，它的轨线就立即开始向下弯曲。在这个时候，爱因斯坦利用他新创建的扩展的等价原理来解释电磁现象。他的推理如下。
如果一个处于引力场内的非运动参照系与一个加速参照系在任何方面都不可区分，那么，在一个加速参照系内观察到的任何效应也应该能够在固定位置上的实验室内观察到，因为这样一个实验室显然是在引力场内的。所以，扩展的等价原理告诉他，既然在无引力太空中的加速实验室内的一束光沿着曲线运动，那么，对于站在地球上的观察者来说，这束光也必然同样如此运动。
爱因斯坦意识到，这一结论可以让他预测以前从未有人想过的天象，例如，从遥远的星球发来的光束，在经过太阳时，因太阳引力场非常强大，而出现稍许弯曲。但是，由于在此不便详述技术的原因，这一效果只有在日全食的时候才能观察到。当时已经是1907年，爱因斯坦请天文观察者观察这个效果。德国天文学家埃尔温·芬利-弗罗因德利希（Erwin Finlay-Freundlich）仔细检查了数百张日全食的照片，以期找到这一微弱效果的证据，但却没能找到。事实上，要等12年之后，直到1919年，这一预测的证据才在日全食期间被以物理学家亚瑟·爱丁顿（Arthur Eddington）为领队的英国团队在南大西洋的两个岛屿上观测到。
爱丁顿团队的实验结果对全球的影响非比寻常。爱因斯坦的预测不但正中靶心，而且整个世界都为之欣喜若狂，因为世界刚刚从第一次世界大战的阴霾中走出，而这是由一个英国团队证实了一个“敌对”科学家的奇妙的预测（即使爱因斯坦为了与德国军国主义保持距离已经放弃了德国国籍，成为一个瑞士人）。事实上，许多人把爱丁顿对爱因斯坦预测的证实看作人类的一个伟大胜利。很快，爱因斯坦无助地看着自己一夜之间摇身一变置身于世界名流。
