宇宙的形狀是什么？我們一般認(rèn)為承載萬物變化的宇宙空間就是像空的倉庫一樣等待被貨物裝滿，或者像一個(gè)舞臺(tái)宇宙萬物盡情表演，但是廣義相對論預(yù)言空間不是空的而是有實(shí)質(zhì)的動(dòng)態(tài)的東西，這個(gè)預(yù)言已經(jīng)被很多很多實(shí)驗(yàn)所證實(shí)

空間在物質(zhì)和能量的作用下彎曲即隨著空間內(nèi)移動(dòng)物體的軌跡彎曲，空間可以隨著重力波波動(dòng)空間還會(huì)擴(kuò)張?jiān)诳臻g中形成多重空間，這些似乎完全不同的現(xiàn)象都可以用同一套理論來說明：空間曲率（或者叫時(shí)空）在時(shí)空的平面區(qū)域（譬如附近沒有物質(zhì)或能量的區(qū)域）兩個(gè)平行運(yùn)動(dòng)的物體將會(huì)始終平行運(yùn)動(dòng)，在正彎曲區(qū)域（譬如靠近行星或黑洞的區(qū)域）兩個(gè)平行運(yùn)動(dòng)的物體將會(huì)交會(huì)，在負(fù)彎曲區(qū)域，兩個(gè)平行運(yùn)動(dòng)的物體（甚至兩個(gè)相對運(yùn)動(dòng)的物體）會(huì)互相偏離

但是對于空間這個(gè)整體來講又是什么樣的？如果空間到處都是正彎曲，那么空間只可能是一種形狀：一個(gè)巨大的超級馬鈴薯，如果你朝著一個(gè)方向走足夠遠(yuǎn)，你最終將會(huì)回到原點(diǎn)，如果空間到處都是平的，那么它的形狀就很簡單：一個(gè)無線延伸的平面，或者它可能會(huì)是一個(gè)周期循環(huán)的閉合環(huán)就像一些游戲一樣

如果空間到處都是負(fù)曲線體育運(yùn)動(dòng)是不可能實(shí)現(xiàn)的，所以空間到底是什么樣的？有兩種基本方法可以用來測量宇宙的超大尺度曲率，一種方法是測量三角形內(nèi)角和，如果空間是平面的那么內(nèi)角和等于180度，但是如果空間是彎曲的三角形的內(nèi)角和就會(huì)大于或小于180度不同曲率內(nèi)角和不同

宇宙學(xué)家已經(jīng)測量了宇宙中三角形內(nèi)角和的當(dāng)量，通過觀察早期宇宙的照片研究不同點(diǎn)之間空間角度的關(guān)系，第二種測量曲率的方法是首先研究導(dǎo)致空間彎曲的因素，宇宙中能量和物質(zhì)的密度，宇宙科學(xué)家同時(shí)也測量這些因素用了這兩種方法測量得出的結(jié)論是：宇宙非常平(大約有0.4%的誤差)

我們并沒有生活在一個(gè)像超級炫酷宇宙馬鈴薯的世界里，在你對此感到失望之前，讓我來告訴你一個(gè)很大的問題我們生活在一個(gè)平面的宇宙，這件事情是一個(gè)巨大的宇宙級的巧合，如果宇宙能量和物質(zhì)稍微再多一點(diǎn)點(diǎn)，宇宙就會(huì)向一個(gè)方向彎曲，但是只要宇宙再少一點(diǎn)點(diǎn)物質(zhì)和能量，空間就會(huì)向另一個(gè)方向彎曲，我們似乎正好有合適的物質(zhì)能量使得空間非常非常平

這個(gè)完美的數(shù)量大約相當(dāng)于平均每立方米宇宙空間有五個(gè)氫原子，他們說宇宙中空的部分和我們周圍氫子聚變形成的較重元素互相扯平，如果宇宙平均每立方米有六個(gè)氫原子或者四個(gè)氫原子，整個(gè)宇宙將會(huì)變得更正向彎曲或者更反向彎曲，我們至今對于為什么宇宙有這個(gè)能量密度感到不解，當(dāng)談到宇宙曲率我們的知識(shí)就捉襟見肘