Arthur Eddington (esquerda) e Albert Einstein (direita). Eddington foi um dos astrónomos que concebeu um teste para a teoria da relatividade de Einstein.

Proposta em 1915, a teoria descreve relações entre espaço, tempo, massa e gravidade. Uma das expetativas que gera é que o campo gravitacional causado pela massa deve parecer que desvia a luz. Por outras palavras, se a teoria da relatividade geral fosse precisa, quando a luz passa perto de objetos de massa elevada, a sua trajetória deveria aparecer desviada. Isto pode parecer uma expetativa que seria fácil de testar com uma experiência simples: comparar a trajetória da luz quando objetos grandes são colocados perto do seu caminho, com a trajetória que a luz toma quando os objetos são afastados do seu caminho. Mas isso é mais fácil de dizer do que de fazer. Para podermos observar a deflexão da luz, os objetos em questão têm que ser tão pesados quanto o nosso próprio sol — mais de 300 mil vezes a massa da Terra! — e não é fácil andar com eles de um lugar para o outro para fazermos a nossa pequena experiência.

A relatividade geral leva-nos a esperar que a massa curve o espaço-tempo — e que isso, por sua vez, afete o caminho da luz.

Felizmente, o universo tem disponíveis à nossa volta muitos exemplos desta experiência natural. A luz das estrelas viaja para a Terra através de longas distâncias. Como o nosso planeta se move em torno do Sol, a luz dessas estrelas chega até nós através de caminhos que às vezes passam perto do nosso Sol. Deveríamos ser capazes de comparar o caminho da luz das estrelas quando passam perto do Sol com o caminho da luz das estrelas que nos chega sem passar perto do Sol, o que nos permitiria descobrir se as observações apoiam ou refutam a teoria de Einstein. Infelizmente, esta experiência natural tem também um problema inerente. O Sol é tão brilhante que é difícil ver a luz das estrelas passando perto dele! Basta olhar para o céu num dia ensolarado. Vê alguma estrela? Não? Elas estão lá, mas você não pode vê-las por causa do brilho do sol. A altura exata em que gostaria de ser capaz de observar a luz das estrelas (quando está a passar perto do Sol) é a altura exata em que a luz das estrelas não pode ser vista.

Se a teoria da relatividade de Einstein estivesse correta, luz estelar que passa na proximidade do Sol deveria mostrar um maior grau de desvio.

O negativo de uma das chapas fotográficas tiradas por Eddington e Dyson durante o eclipse com linhas tracejadas indicando as posições das estrelas. Os investigadores tomaram precauções para evitar erros ao medir as posições destas estrelas.

Para observar os resultados desta experiência natural, seria preciso ter um interruptor que desligasse a luz do sol durante o dia. Claro, tal não é possível. No entanto, logo depois de Einstein ter proposto a teoria geral da relatividade, o astrónomo Arthur Eddington percebeu que o movimento de objetos dentro do sistema solar nos fornece uma espécie de interruptor natural. Durante um eclipse solar, a Lua interpõe-se entre a Terra e o Sol, bloqueando a luz do Sol por alguns minutos. Será que isso nos permite observar os resultados da nossa experiência natural — o trajeto da luz das estrelas passando perto do Sol? O próximo eclipse solar iria ocorrer em 19 de março de 1919, e os astrónomos estavam preparados. Os cientistas tiraram, durante o eclipse, fotos de grupos de estrelas posicionadas perto do Sol e compararam-nas com fotos similares tiradas à noite — quando a luz dessas estrelas não passa perto do sol antes de chegar até nós. As fotos revelaram que a gravidade do sol, de facto, altera o trajeto da luz das estrelas quando esta passa na sua proximidade e forneceu forte evidência em apoio da teoria geral da relatividade. É claro que a teoria também pode ser testada numa escala muito menor através da experimentação convencional — e quando a tecnologia alcançou o desenvolvimento necessário para realizar estes testes, a relatividade geral passou com distinção. No entanto, para muitos cientistas, essa experiência natural cósmica facilitada por um eclipse solar foi uma evidência particularmente convincente para a validade da teoria da relatividade geral de Einstein.