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我们通常认为空间是无穷无尽的 ， 比如像一个空空的仓库等待收货 ， 或者像一个剧院舞台 ， 宇宙中的一切都在这里发生 。
然而 ， 广义相对论很难预测空间的真实性质 。 它是一个实体的、动态的东西 ， 这个推测已经被无数的实验所证实 。 物质和能量可以使空间变形 ， 从而使空间内物体的运动发生弯曲 。 它可以随着引力波荡漾 ， 也可以膨胀 ， 在太空中制造更多的空间！
这一切都可以从一个角度来描述 ， 那就是空间曲率(或者时空曲率) 。 在时空的平坦区域(如果附近没有能量或物质) ， 相互平行运动的物体保持平行 。 在正曲率时空(比如行星或黑洞附近) ， 平行路径会相遇 。 在负曲率时空里 ， 平行的路径(甚至相反的路径)会互相偏离 。
但是空间整体是什么呢？
如果空间的曲率处处为正 ， 那么空间的形状就只有一种可能 ， 像一个超级巨大的土豆 。 如果你在一个方向上走得足够远 ， 你最终会回到起点 。
如果空间到处都是平的 ， 那么它的形状就很简单 ， 就是延伸到一条无限长的直线 ， 或者它会以周期性的方式循环 ， 就像某些电子游戏一样 。 而如果空间的曲率处处为负 ， 那么运动就不存在 。
那么是什么情况呢？
大尺度测量宇宙空间曲率的方法基本上有两种 。 第一种方法是测量三角形的内角度数 。 如果空的空间是平的 ， 那么三角形的内角之和应该是180度 。 但是如果空间是弯曲的 ， 那么由于正曲率或负曲率 ， 内角之和应该大于或小于180度 。
通过观察早期宇宙的图像 ， 宇宙学家发现我们可以测量我们宇宙的角度当量 ， 并研究图像中几个特定点之间的关系 。 测量空间曲率的第二种方法是测量空间曲率的根本原因 ， 即宇宙中的能量和物质密度 。 宇宙学家也测量了它们 。
两种方法测得的结果还是比较平坦的(误差在0.4%左右) 。 但是在你失望于我们没有生活在一个酷酷的大土豆空间之前 ， 还有一个惊喜 。 我们生活的空间是平的 ， 这本身就是一个巨大的宇宙巧合 。
如果宇宙中的能量和物质之和多了 ， 空间就会弯曲；而如果宇宙中的能量和物质减少 ， 空间就会以另一种方式弯曲 。
但据我们现在所知 ， 它们的数量刚好足以让空间变得完美平滑 。 完美的等效是 ， 空间中平均每立方米有5个氢原子 ， 这些粒子聚集在一起形成我们周围的各种原子 。 如果变成6或4个氢原子 ， 整个宇宙的正或负弯曲度会大大增加 。
【我们都生活在空间中，但到底什么才是空间？它有形状吗？】目前我们还不知道宇宙的物质能量密度为什么这么高 。 说到空间的曲率 ， 我们的知识非常贫乏！爱因斯坦在上个世纪向我们解释说 ， 空间就像有弹性的布 ， 可以弯曲 ， 扭曲 ， 甚至撕裂 。 但是要了解整个宇宙的曲率 ， 还需要下一个爱因斯坦！
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