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【凌晨晓骥的回答(53票)】: 这个问题其实不难回答。之所以我们认为宇宙是平的，来自于我们对于宇宙理论推导和观测的。 我们知道，通过弗里德曼方程，我们知道我们的宇宙的主要构成，来源于辐射，物质（包括重子物质和暗物质），宇宙常数Λ（也就是暗能量）和曲率（k)，通常情况下，曲率项从来都是被认为是0，或者极为接近0。 如果曲率k=0，意味着我们的宇宙是平坦的，换句话说，我们看到的物体，它的张角α几乎就等于他的尺度除以它离我们的角直径距离 如下图，在这样的宇宙下，宇宙中星系看上去就严格服从“近大远小"的规律。 
如果曲率 k>0，意味着我们的宇宙不是平坦的，那么宇宙就会闭合，或者说，宇宙中像任意两个方向发射的射线，最终都会重合！可以想象球面上的任意两条直线，一定会有两个交点。 如下图，在这种情况下，会发生一个非常有意思的事情，如下图，张角α，星系的尺度L 和他们与我们距离并没有线性关系 更严重的是！在k>0 比较显著地情况下，如果再往远处看，我们会发现，星系离我们越远，张角α就越大，所以星系随距离增大，看上去反而越大，这是不可能的！至少我们现在的观测不承认这样的事实。
如果曲率k<0, 那么我们的宇宙就是非常开放的，如下图，张角α在近距离对应很小的尺度，而到了远处就对应着极为巨大的尺度。 这意味着什么呢？这意味着如果k比较显著地小于0，假设我们的望远镜能够在r距离看到L大小的星系，那么对于更远处的星系，哪怕距离只要远几倍，他的尺度L 必须变大几十上百倍才能被我们看到。所以，假设远处的星系和我们的星系一样大小，他们都会变得太小而无法被我们看到。 而事实上，哈勃望远镜通过长时间曝光，看到了最远300亿光年（宇宙固有距离）的星系，所以k 也是不会显著地小于0的。
综上，可以看到，即使k不为0，它也几乎是非常接近0的数。 我们对于微波背景的观测也是类似的，只不过微波背景辐射是我们光学波段看到的最远的宇宙，在这个时间段，宇宙比现在小1100倍，温度高1100倍。但是在这个时间段，宇宙已经有了最初的原初差异了。在这个波段我们最显著的测量就是对应于1°大小的doppler峰。当我们假设k=0，也就是平直宇宙，理论和观测值达到完美的符合。下图中红线是理论预测值，而黑点是观测值。顶峰对应的角度大约是1°
而对于k>0的宇宙，这个角会变大，往左偏移，对于k<0的宇宙，相应的角会往右偏移。显然，这些都是不符合微波背景辐射的观测的。 当然，对于其他的观测， 比如对于星系的观测（SDSS），对大尺度结构的研究，宇宙重子声波震荡的观测，都能够对k的值进行相当好的限定，到目前为止，普遍认为|k|的值不大于0.01， 如博洋同学引用所述，基本上，可以认为宇宙的k近似为0， 或者，可以说，宇宙基本上就是平坦的，是经典的欧几里得宇宙~ Links: http://arxiv.org/pdf/gr-qc/0701050v2.pdf http://arxiv.org/pdf/gr-qc/0701050v2.pdf Cosmic Sound: Curvature and the cosmic background radiation 【刘博洋的回答(0票)】: 先贴一个我以前的回答“宇宙无限大”这个说法是学界的普遍共识吗？如果是，理由是什么？ - 刘博洋的回答 我承认我那篇答文里没解释清楚。先占坑，不一定填。 【知乎用户的回答(0票)】: 宇宙是平的是指cosmological constant = 0，只有这样爱因斯坦场方程才允许平坦时空的解。 如果它不等于零，那么时空的解必须是完全的。 关于CMB的各向同性，有个inflation模型可以很好的解释。 在经典的时空膨胀expansion（弗里德曼宇宙）里，cosmological constant=0. 在inflation里面（很短的时间），膨胀是由于短时间内consmological constant不为零。 【俞景一的回答(1票)】: 应该是说宇宙是均匀的比较贴切。 百度百科： 微波背景辐射的另一特征是具有极高度的各向同性。这有两方面的含义：首先是小尺度上的各向同性。在小到几十弧分的范围内，辐射强度的起伏小于0.2－0.3%；其次是大尺度上的各向同性。沿天球各个不同方向，辐射强度的涨落小于0.3%。各向同性说明，在各个不同方向上，在各个相距非常遥远的天区之间，应当存在过相互的联系。 换句通俗的话说，就是宇宙大爆炸炸得非常“均匀” 【夏目景的回答(2票)】: 谢邀，知乎首答，班门弄斧一下吧。宇宙是平坦的，指的是在整个宇宙，光沿直线传播。如果两束光平行射出，越来越近，则宇宙是球体的；越来越远则宇宙是马鞍形的；平行射出，宇宙是平坦的。天文学家经过对宇宙背景辐射的实验研究发现：在大尺度上，宇宙最初发出的光线并没有发生弯曲现象，即宇宙是平坦的，且将一直膨胀下去。希望对你有帮助 【桃夭之森的回答(1票)】: 谢邀。本人工科背景，伪民科，如有问题欢迎一起讨论。 首先爱的观点，有物质存在的空间不是平坦的欧几里德空间就是弯曲的黎曼空间。空间弯曲程度取决于物质的质量及其分布。换言之，空间曲率表现为引力场的强度。 另一方面，宇宙微波背景辐射是大爆炸理论的有力论据。大爆炸模型认为宇宙是扁平的。当然这是在大尺度来说的，用前一段的观点可以这样预测，平坦的宇宙中平行光线会保持平行。威尔金森背景辐射探测器证明，宇宙微波背景辐射具有各向同性，各个方向上的辐射微小差异表明宇宙扁平度非常高。到这里就有了题主的问题这种说法。 但是宇宙大爆炸理论只是众多宇宙形成论的一种，只是他比较符合目前已知的各种经验而被广泛接受。就前沿来说最近比较火的超球体宇宙观。这个解释可以从科普书里烂大街的气球模型来理解，在一个非常大大到存在视界的三维球体上，气球表面的空间曲率是不是也能小到任取一点可以看到各向同性的背景微波辐射墙并认为他们所处的世界是平坦的呢。那么假设宇宙是一个超球体的某个投影，我们所见的也许只能证明我们所想证的。 【吴晛的回答(1票)】: 谢邀~这么高深的问题我不会答啊QAQ，不过我倒是可以分享一下我对这个问题的看法。如果说的不对也请各位大神批评指正~ 我们平时理解的“平”这个概念和宇宙的“平”是不一样的，在便于理解的前提下我更赞成把宇宙的“平”称作“均匀”的。 举个例子，假设两道平行光间距30cm，在理想的均匀宇宙中，无论跑多远，无论在平行光的哪个位置，他们的间距始终不变。这时的曲率是零，宇宙很“平”。 但是当曲率k小于零时，平行光间距在不同位置就是不一样的。在我们这个点，平行光间距是30cm，但是在一定距离的远处可能这道平行光的间距就会变大（这个时候能否称之为平行光我就没法解释了……），甚至中间可以塞进一个姚明。再远处甚至能塞进一头哥斯拉，再再远处说不定能塞进一颗地球。这样宇宙就是发散的，无限远处会变得无限大，这种情况下宇宙就是无限的，而且越远越大。不过反正我是无法想象这是什么样，虽然我就叫吴晛。 而当曲率k大于零时，平行光间距在不同位置也会不一样，但情况相反。还是那道间距30cm的平行光，姚明可以从中钻过去，但是说不定走着走着姚明就只能伸手臂进去了，再走着走着就只能用手抠了，再往后？平行光无限接近了，姚明连头发丝都塞不进去了。这种情况下宇宙是有限的，但是也不能说有边界。这两条平行光虽说无限接近，但无法交于一点，也到不了宇宙的头，或者说无限接近宇宙的尽头。你站在当前位置无论往哪射这对平行光，最终都会无限接近于一点，这个时候宇宙就是闭合的，他有限，但是你触碰不到边界。就像0.999……那样，你虽然知道它表示1，但你永远不知道小数点后面有几位。 我们光说姚明了，那么光怎么想？在曲率k小于零时，记住这时宇宙是发散的。这道平行光在我们的起点看到姚明在它中间探出了头，接着它走着走着，姚明变小了，站在了它中间。它接着走，一个小姚明hold不住了，于是几十个姚明叠罗汉叠了起来勉强够长，再往前走，光看不见姚明了，因为他们太小了，但是光知道他们肯定成千上万手拉着脚硬撑着达到了长度。光很纳闷，我的视角来看我间距没变啊可是姚明怎么变小了？虽然我和光都不知道为什么，但是一定是曲率的错。（曲率：怪我咯） 而当曲率k大于零时情况刚好相反，姚明越来越大了。光继续走，到了接近终点的位置，姚明已经大得无法形容了。这时你从地球上看，如果你视力足够好，那么在整片繁星的背后，所有天体的背景就是姚明，你看到的姚明已经变形得能平铺满整个球面（事实上肯定会有一点小缝隙）。光的视角来看，姚明只会越来越大，但是姚明最大能多大呢？没有尽头，光再走几辈子也没有尽头，尽管姚明还是越来越大。（曲率：又怪我咯） 总之，宇宙是“平”的这个说法就是一种抽象化的说法。就像平地上会有起伏，有山峰有峡谷，那么宇宙中也会有起伏，而这种起伏表现在宇宙中就是所谓“均匀”问题。我们就像那道光，在不同的地方能看到不同的姚明（什么鬼），而这大姚明和小姚明，也就相对于山顶的姚明和峡谷底的姚明吧。 好了大概我理解的就说完了……参考了前3楼的回复，涨了不少姿势，试着做出了自己的理解。今天很荣幸的受宠若惊的接到了邀请，感激涕零，于是尽自己所能完成了自己的知乎首答，也算是小小的倔强吧。在下文科生，发动了文科生天赋“就算不会也能答满”，然准确率和严谨性完全不能看……希望路过大神……不，敬请各位路过的大神不吝赐教并批评指正，大家共同进步为好~ 【椭圆的回答(0票)】: 泻药。。先占坑有空再答 【姚大官人的回答(0票)】: 泻药，我不会，要翻资料，等我找到了回来回答。抱歉 (??????????????) 【姜昂的回答(0票)】: 宇宙背景辐射自发现之初 就饱受争议 ，而人类历史长河中 混沌的理念深入其中 。从数据上来看 与其说是宇宙是平的 不如说 宇宙是均匀的 常态的 。而突破这个遐想来看，我个人感觉 应当有另一种未知或者说理论上的参数 一直处于变化当中，即熵的理论。 所以通俗的解释 ，就是宇宙的背景辐射因为维度问题 在我们看来始终是均匀的。 【张浩的回答(0票)】: 一块石头 到达湖面 首先接触的是湖面 光到达的会反射 【LionLei的回答(0票)】: 谢邀，但是我不专业，不好作答。 【胭之小茉的回答(0票)】: 宇宙是平的，只不过是为了给有基础思维理解的人类一个目前可以接受的解释嘛。 大爆炸本来就是个假说。 基于大爆炸为真，从而产生的大尺度天文物理学悖论，都逼疯了无数智者。 光速恒定本身，就让大爆炸假说陷入了一直要打补丁的困境呢。 请注意：光速在真空中恒定为…… 不要对我说“在某个特定的空间内，可以排除一切物质和能量干扰，制造或者设计出绝对真空，从而让光可以用真空光速自由自在飞翔”，从归纳法的逻辑而言，这是不存在的呀。 简而言之，有物质和能量存在的宇宙，光速永远到达不了真空绝对光速。 宇宙之初，也是宇宙的尽头。 【翁建彬的回答(0票)】: 宇宙是平的意思是说宇宙的空间曲率，我们说平的是指宇宙近似于一个欧式空间（比如说两条平行直线永远不会相交，这些又一个大领域.....怎么通俗说明真是能力有限啊），而不是黎氏。从微波辐射背景来看就是辐射十分的平均，各向同性。 【周Cl的回答(0票)】: 前两天看了一本纪录片《宇宙究竟有多大》，BBC的，当中有一部分就是讲这个的，还蛮通俗易懂的。 来自网易公开课： http://open.163.com/movie/2014/11/I/S/MAA0FIECR_MAA0G0LIS.html 大概从38：46开始:) 【卡米拉的回答(0票)】: 光速快于声速，关于这个问题吧，其实就好比是人的眼睛，你能看到自己的眼睛是圆的吗？那当然可以，照个镜子，同理可得，取决于你看的角度。 【邱豪杰的回答(0票)】: 谢邀。嗯？宇宙怎么是平的呢。微波背景辐射只是为平行宇宙提供了一条证据。 |
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