为什么无法准确解决广义相对论

根据牛顿力学和牛顿引力理论，宇宙是一个完全确定的系统。如果了解宇宙中每个粒子的质量、位置和动量，那么理论上我们就能确定该粒子的未来，也能回溯它的过去。

从理论上讲，爱因斯坦的方程也是确定性的，所以你可以想象类似的事情会发生：如果你只知道宇宙中每个粒子的质量、位置和动量，你就可以计算出任何你想看到的未来。但是，在广义相对论控制的宇宙中，我们实际上无法实现这一步骤。

在牛顿的宇宙中，宇宙中的每一个物体都对宇宙中的其他物体施加一种定义明确的引力。理论上，只要你能确定存在于每一对质量之间的引力，这个力就会告诉你质量将如何移动。这就是确定宇宙演化的方式。

但在广义相对论中，困难要大得多。即使你知道这些相同的信息，加上它们在其中有效的特定相对论参考系，那也不足以决定事物如何演化。在广义相对论中，决定物体如何运动和加速的不是作用在物体上的合力，而是时空本身的曲率。这立刻带来了一个问题，因为决定空间曲率的实体是宇宙中存在的所有物质和能量，这样的计算就有点自循环的意味。

并且在在广义相对论中，你所考虑的任何质量的相互作用也发挥着作用，它也有能量的事实意味着它也会改变时空结构。当两个大质量物体在空间中相对运动时，它也会导致引力辐射的发射。

虽然可很容易地写下牛顿宇宙中控制任何系统的方程，但在一个由广义相对论控制的宇宙中，即使这一步也是一个巨大的挑战。由于有东西可以影响空间本身的弯曲或随时间的发展，我们甚至无法写出描述一个简单的模型宇宙形状的方程。

也许最能说明问题的例子是想象一个可能的最简单的宇宙：一个空无一物、没有物质或能量、永远不会随时间而改变的宇宙。这是完全合理的，这是一种特殊的情况，它给了我们简单的古老的狭义相对论和平坦的欧几里得空间。现在再做一个更复杂的步骤：取一个质点，把它放在宇宙的任何地方。突然之间，时空发生了巨大的变化。

不管你离物体有多远，我们发现空间是弯曲的，不再是平坦的欧几里得空间。我们发现，你离得越近，你下方的空间向质点“流动”的速度就越快。我们发现有一个特定的距离，在这个距离上，你将穿过视界，即使你以任意接近光速的速度移动，你也无法逃脱。