對(duì)引力模型進(jìn)行修改的基本目的,是弱化引力在宇宙晚期(即過(guò)去的50億年間)和大尺度空間上的效果。構(gòu)造這些模型并不容易,它們要經(jīng)過(guò)兩道關(guān)卡的測(cè)試,一是宇宙早期演化的過(guò)程(尤其是星系的形成),二是早已成熟的關(guān)于太陽(yáng)系中引力效果的觀測(cè)。

對(duì)愛(ài)因斯坦方程的修改,等同于在理論中增加一種新的力,并因此改變光偏轉(zhuǎn)的方向,從而偏離時(shí)空曲率所標(biāo)定的幾何路徑。近期對(duì)太陽(yáng)系的觀測(cè)結(jié)果將這一偏離限制在很小的范圍內(nèi)。1997年發(fā)射的卡西尼號(hào)(Cassini)宇宙飛船于2004年到達(dá)土星,隨后轉(zhuǎn)入軌道,并啟動(dòng)了此行的主要任務(wù),即獲取土星和土星月亮(至少有34個(gè))的圖像。13在飛往土星的7年旅途中,卡西尼還通過(guò)一個(gè)小型引力透鏡實(shí)驗(yàn),對(duì)廣義相對(duì)論進(jìn)行了檢驗(yàn)。2002年,當(dāng)卡西尼飛到太陽(yáng)背面時(shí)(地球、太陽(yáng)和卡西尼近似呈一條直線),地球向卡西尼發(fā)射了一個(gè)光信號(hào),并在信號(hào)返回時(shí)進(jìn)行接收。由于太陽(yáng)質(zhì)量會(huì)引起周?chē)鷷r(shí)空的扭曲,因此光信號(hào)在來(lái)回路上從太陽(yáng)身邊擦過(guò)時(shí),也會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這一旅程所耗費(fèi)的時(shí)間符合廣義相對(duì)論的預(yù)言(誤差為正負(fù)0.002%),從而限制了人們對(duì)愛(ài)因斯坦理論的修正。

月亮圍繞地球的軌道路徑,也可以被用來(lái)檢驗(yàn)我們的引力模型。作為月球軌道激光測(cè)距實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作,阿波羅號(hào)(Apollo)宇宙飛船(第11,14和15次任務(wù))曾經(jīng)幫助我們將鏡子安置在月球表面。14在隨后的實(shí)驗(yàn)中,一束激光從地球出發(fā),到達(dá)月球后被鏡子反射,再由地球上的探測(cè)器接收。通過(guò)記錄激光的往返時(shí)間,我們可以把地月距離測(cè)量到1毫米的精度,并由此掌握了大量關(guān)于月球軌道的細(xì)節(jié)信息。這些測(cè)量結(jié)果和廣義相對(duì)論符合得非常完美,因此嚴(yán)重限制了科學(xué)家們對(duì)引力理論的修改工作。

盡管如此,科學(xué)家們還是提出了一批改良版的引力模型(這一名單的長(zhǎng)度還在繼續(xù)增加)。15有些模型在理論中添加了一種新的具有微小質(zhì)量的引力子(引力子可以傳播引力,一般認(rèn)為是沒(méi)有質(zhì)量的)。在距離比較近的時(shí)候,一個(gè)具有質(zhì)量的引力子仍然會(huì)遵守牛頓和愛(ài)因斯坦的引力理論,也并不會(huì)帶來(lái)麻煩。但在長(zhǎng)距離上,引力子會(huì)傾向于衰減為更輕的粒子,從而不能圓滿地完成傳播引力的任務(wù)。這個(gè)過(guò)程顯然會(huì)削弱引力在大尺度上的作用效果。另外,還有一些模型則嘗試著在愛(ài)因斯坦方程中增添一些新的項(xiàng)。這種修正聽(tīng)起來(lái)簡(jiǎn)單,但實(shí)際上遠(yuǎn)非如此。根據(jù)這種思想,人們?cè)?jīng)提出過(guò)一些簡(jiǎn)單模型,但深入地研究表明這些模型都等效于引入一種新的長(zhǎng)程力,且與太陽(yáng)系內(nèi)的引力實(shí)驗(yàn)結(jié)果相矛盾。在否定了這些簡(jiǎn)單模型之后,科學(xué)家們又提出了一些更復(fù)雜的修正版本,以盡力減小差異。