宇宙被认为是平坦的吗？

我已经阅读了各种文章和书籍（例如这篇文章），指出我们不确定宇宙的几何形状，但是正在进行或计划进行的实验可以帮助我们找出答案。

不过最近，我看了宇宙学家劳伦斯·克劳斯（Lawrence Krauss）的一次演讲，他似乎断然断言宇宙已经通过BOOMERanG实验证明是平坦的。这是谈话的相关部分。

我环顾四周，仍然有文章指出，我们仍然不知道这个问题的答案，就像这个问题一样。

因此，我的问题有两个：

1. 我是在混合概念并谈论不同的事情吗？
2. 如果不是，那么由于某种原因该证据是否未被广泛接受？那是什么原因呢？

我认为您遭受冲突来源的原因是，您混合使用了新旧信息。首先，您引用的书是在15年前的2001年出版的，而您引用的另一篇文章是在17年前的1999年出版的。在过去的15年中，有很多工作要做，通常以“精密宇宙学”一词来试图真正确定我们宇宙的确切内容，形状，大小等。到2000年代初期，我们几乎已经了解了一切背后的科学知识（我们了解暗物质，暗能量，在大爆炸中发展良好的理论等），但是我们所没有的是好的，可靠的，可信的数字运用这些理论，解释为什么在您的资料来源中仍对宇宙的平坦性提出质疑。

我将带您到两个极其重要的天文台，这对于实现我们的“好数字”目标至关重要。第一个是2001年发射的威尔金森微波人体解剖学探针（WMAP），第二个是2009年发射的普朗克卫星。这两个任务的目的都是专心凝视宇宙微波背景（CMB）辐射，并试图找出可以从中收集信息的宝库。因此，您可能还会使用Cosmic Background Explorer（COBE），于1989年发射。这颗卫星的目的与其他两个类似，但不如后来的两次任务那么精确，因为到2000年代初期我们已经获得了良好的数字和明确的声明。因此，我将主要关注WMAP和Planck告诉我们的内容。

WMAP是一项非常成功的任务，它盯着CMB已有9年了，它创建了当时最详尽，最全面的地图。凭借9年的数据，科学家们真的能够减少各种宇宙学量的观测误差，包括宇宙的平坦度。您可以在此处查看其最终宇宙学参数表。对于平坦度，您要做的是将（重质物质密度），（暗物质密度）和（暗能量密度）。这会给你的整体密度参数，，它告诉你我们的宇宙的平整度。我确信您从您的来源知道，如果Ω d Ω Λ Ω 0 Ω 0 < 1 Ω 0 = 1 Ω 0 > 1 Ω 0 = 1.000 ± 0.049 Ω $\Omega_b$$\Omega_d$$\Omega_\Lambda$$\Omega_0$$\Omega_0 < 1$我们有一个双曲型宇宙，如果我们的宇宙是平坦的，而表示一个球形宇宙。根据WMAP的结果，我们得出（有人可以检查我的数学运算），该值非常接近1，表示一个平坦的宇宙。据我所知，WMAP是第一个对进行真正精确测量的，这使我们可以肯定地说我们的宇宙看起来很平坦。就像您说的那样，BOOMERanG实验也为此提供了很好的证据，但是我认为结果几乎没有WMAP那样强大。$\Omega_0 = 1$$\Omega_0 > 1$$\Omega_0 = 1.000 \pm 0.049$$\Omega_0$

这里的另一个重要卫星是普朗克。该卫星于2009年发射，为我们提供了迄今为止CMB最好的高精度测量。我将让您在他们的论文中研究它们的结果，但最重要的是，他们测量出我们的宇宙的平坦度为（从此结果表计算得出），再次非常接近。$\Omega_0 = 0.9986 \pm 0.0314$

总而言之，最近的结果（过去15年以内）使我们能够明确地声明我们的宇宙显得平坦。我认为目前没有人质疑或认为仍不确定。正如科学通常所说的那样，回答一个问题只会带来更多问题。现在我们知道，我们必须问为什么是一个？当前的理论表明，不应该这样—它应该很小或很大。这被称为平面度问题。这反过来又作为尝试性的答案深入探讨了“ 人类原则”，但随后，我超出了这个问题的范围。$\Omega_0 \simeq 1$

宇宙学原理的基本假设意味着空间只能具有恒定的标量曲率。它可以是正数，负数或零，而平坦的Universe是曲率为零的一个。

空间的曲率是可以测量的，并且不仅从BOOMERanG，而且从随后的观察中，已知当前值接近于零。香草FLRW宇宙学很难对此进行解释，这被称为平坦性问题。然而，传统观点认为，宇宙通货膨胀在解决这一问题方面做得非常整洁。

但是，真正平坦的宇宙必须在大范围内具有精确为零的空间曲率，因此要真正确定宇宙是否平坦，即使使用许多合理的假设也需要精确测量，这是不可能的。因此，观察永远不能排除宇宙可能具有很小的正曲率或负曲率的可能性。

此外，如果从最严格的解释中稍微放松一下宇宙学原理，标量曲率并不能完全确定宇宙的拓扑结构，这为所谓的奇异拓扑结构打开了大门。例如，平坦的宇宙可以具有环形拓扑并且是紧凑的（具有有限的空间体积）。

您问：“我是在混合概念并谈论不同的事情吗？” 我无法知道您是否在，但是您的帖子标题和第一句话有些矛盾。您的问题“宇宙是否被认为是平坦的？” 关于曲率，曲率本身并不能完全确定几何形状，而陈述“我们不确定宇宙的几何形状，但是正在进行或计划进行的实验可以帮助我们发现”可能是在谈论某些东西更一般。

您的第一个链接是Jeffrey Weeks的书《空间的形状》，该书将很多注意力集中在空间的拓扑上。第186页的表19.1列出了正弯曲，平坦和负弯曲空间情况的一些可能的拓扑。同一页上还包含一个令人惊讶的陈述：“当本书的第一版于1985年问世时，许多宇宙学家完全没有意识到具有平坦或双曲线几何形状的闭合歧管”。我很好奇这是否一个公平的表征。

在该书的前一页（第185页）上，简要概述了2001年以来关于平面几何的证据。特别是，有这样一种说法：“新数据（来自遥远超新星和宇宙微波背景辐射的研究）证明可见宇宙不是双曲线而是平坦的。” 同一页上有一个问题：“宇宙是封闭的还是开放的？换句话说，空间是有限的还是无限的？” 答案是“简短地说，我们不知道。” 该书的最后两章讨论了“宇宙晶体学”和“天空中的圆圈”，这两种方法提出了观察宇宙拓扑的方法。

显然，在Universe拓扑中的工作仍处于活动状态。Scholarpedia载有近期评论。

是的，在我们可以观察到的最大尺度上，它被认为在空间上是平坦的，但是我们必须记住，科学测量带有不确定性，并且我们的模型可以用更好的模型代替。目前，我们的观察表明，宇宙在高度精确的空间内是平坦的，但仍有一些摆动的空间，使它稍微弯曲，我们不能排除它。同样，我们只能观察到我们所看到的宇宙的一部分，我们不知道宇宙的其余部分具有与我们那部分相同的曲率。我们有一个理论上的理解，即如果不非常接近于平面，那么宇宙很难接近于平面，因此我们希望它非常接近于平面。但是理论可以被取代，通常是完全平坦

但最重要的是，我们都有很好的观察力，还有一个很好的理论（通货膨胀理论，以及在广义相对论下平坦性随年龄增长而不稳定的事实），这使我们可以观察到的最大尺度的宇宙非常一致。接近空间平坦。因此，我们可以创建一个平坦的模型，并成功使用该模型。这就是您获得的科学知识。

只是为了补充@zephyr的答案，LISA在太空中发射了3束激光，形成一个三角形以测量空间的平坦度：如果3个角度的总和正好等于180度，则该空间是平坦的；与180度的偏差会告诉您空间弯曲的程度和曲率的方向。但是，如果空间的大小太小，那么角度将恰好等于180度；这就像看着地球表面并认为它实际上是圆形时看起来是平坦的。LISA精确地测量了180度，因此空间实际上是平坦的，或者我们可以使用误差线在更大的比例上限制空间的曲率。

编辑：激光实验是LISA，而不是WMAP。感谢@zephyr的更正。