這個問題可以分為兩個問題來解答：為什麼說宇宙是光滑的；為什麼說空間是平坦的？這裡的光滑指的是空間物質密度同性問題；平坦指的是宇宙空間曲率問題！先解決第一個問題。

為什麼說宇宙是光滑的

在白天當我們抬頭看天空中的一層白雲時，我們會覺得天空中的雲看起來分佈的很均勻，很“光滑”，如果我們隨意放大天空中的一小塊，雲層就會充滿了不規則性和不斷增加的複雜性。其實整個宇宙也有這樣的性質！

我們知道一立方米的地球很重，但是離一立方米的空氣呢？一立方米的星際空間呢？幾乎沒有重量。

換句話說，當我們談論宇宙的光滑性時，我們指的是大尺度空間中“物質的數量”或密度問題，或者可以理解為一個地方與另一個地方在密度上看起來是否相同。我們將這種屬性稱為同質性，或不同位置的“同一性”。

你可以想象一下，如果我們觀察更大的尺度，也許宇宙會更加勻稱，就像看全天空的雲層一樣。下面我們看看星系的尺度！

事實證明，在星系的尺度上，如果我們考慮一百萬光年左右的範圍，宇宙仍然有點不均勻。我們把100萬光年範圍內的物質密度和同樣大小的真空區域相比，還是會發現密度存在差異。

但是它們的差別已經縮小到了一百萬倍。當我們觀察一個地球大小的範圍時，得到的差異係數是10^30，一百萬（10^6）現在看來已經不那麼大了！那麼如果我們開始觀察更大的尺度呢？

上圖是一張宇宙星系分佈圖，其範圍大約有10億光年。如果我們開始觀察這麼大的尺度，空間的一個區域和另一個區域看起來並沒有太大的不同。並且在這麼大的尺度上，宇宙的每個區域都有大致相同的密度。

在這個尺度上，我們可以在我們宇宙中密度最大的點周圍選擇一個直徑為十億光年的範圍，然後在宇宙中密度最小的點周圍選擇同樣大小的範圍，這兩個區域的密度差異不到0.1%。

在可觀測宇宙的最大尺度上，我們的理論預測：一個區域與另一個區域的密度差異僅為0.006%，這個預測與我們在宇宙微波背景中觀察到的微小波動完全吻合。這就是為什麼我們說宇宙是平滑的，因為在宇宙的尺度上，密度基本一致，如果你有一雙巨大的手可以撫摸宇宙，真的很光滑！

在物理學上我們已經瞭解了宇宙結構是如何形成的。我們可以觀察一個空間區域，數一數在這個空間中有多少星系，並且測試宇宙的均勻程度。無論我們的觀測是否與理論預測相符，都給了我們對標準宇宙模型的又一次交叉檢驗，以及對宇宙模型所依據的引力理論廣義相對論的檢驗。為什麼說宇宙空間是平坦的

在廣義相對論下，空間的曲率有宇宙中物質密度的多少決定了，在我們的理論中，宇宙空間的曲率只要可以表下出以下三種方式：

第一種情況是：物質密度大於臨界密度，空間曲率為正曲率（閉合的宇宙），也就是三角形內角和大於180°

第二種情況：物質密度小於臨界密度，空間曲率為負曲率（開放的宇宙），三角形內角和小於180°

第三種情況是：物質密度幾乎和臨界密度相等，空間幾乎沒有曲率（平坦的宇宙），三角形內角和為180°

這三種不同的曲率也代表不同的宇宙未來！宇宙要麼物質密度過大發生大坍縮，要麼物質過小，宇宙膨脹速度過快，導致無法形成任何結構，顯然這是不可能的。要麼物質密度和臨界值幾乎相等，在暗能量的作用下宇宙加速膨脹。

我們透過對大尺度的結構測量和微波輻射光線的測量發現，來自138年前發出的光沒有任何彎曲（圖B），這說明我們的可觀測宇宙幾乎沒有曲率是平坦的！

這就是為什麼我們說宇宙空間如此的平滑。

開口就是什麼坦相對論，這也是相對的，到暫時無法解釋的就是絕對了，如粒子不可分，上帝安排好，

都說了，宇宙因為有黑洞的強大引力使時空彎曲，凹下一個個坑窩，高低不平像個園形苦瓜平面，你說哩？640老弟對嗎？

本質上是表達宇宙中物質的均勻分佈。這種說法最早源於愛因斯坦為相對論提出來的一個前提假設，後來被總結為“宇宙學原理”，而後越來越清晰的宇宙微波背景輻射，證實了宇宙的平滑。

愛因斯坦的宇宙

1917年，愛因斯坦發表了一篇《根據廣義相對論對宇宙學所作的考查》。這篇論文為現代宇宙學奠定了理論基礎。

大家需要知道相對論的場方程看似簡潔，但它實際是一個十階方程組，包含十個未知數，所以要解相對論場方程，必須需要有一些假設條件。

為了用相對論場方式來推測宇宙的狀態，就必須需要一些“初始條件”和“邊界條件”。而在沒有任何實驗觀察的情況下，一切只得靠假設，或者說猜。

愛因斯坦首先提出了宇宙“有限無界”的假設——宇宙是一個“球面空間”，即三維的超球面；其次，宇宙應該是靜止的，而且在宇觀尺度上，宇宙應該是均勻的。所謂的宇觀尺度，就是比1億光年更大的尺度。

之所以如此，因為從區域性來看，物質在引力的作用下，總是喜歡扎堆、聚集。在恆星、星系、星系團內宇宙空間顯得並不均勻，但星系團之間由於距離太過遙遠，引力基本上已起不了任何作用，所以在這個尺度上，宇宙便是均勻的。

總結一下，就是在宇觀尺度上，宇宙是均勻且各向同性的。而這一假設，之後被天文觀測所驗證，稱為“宇宙學原理”。

宇宙微波背景探測

要確定宇宙到底是不是均勻的，就需要準確的宇宙微波背景輻射探測。因為物質密集的區域發出來的微波必定會更強，物質稀疏的區域則相反。

為了達到理想的探測效果，1974年開始NASA就打算把探測儀器放到太空裡去，只有在那才能不受大氣層的影響，得到比較完美的探測資料。但之後由於種種原因，名為“宇宙背景探測者”（COBE）的探測器1989年才搭乘德爾塔運載火箭升空。

不久後，CODE就測得了完美的黑體輻射光譜，也就是我們說的宇宙微波背景輻射2.7K。並發現了宇宙區域性的不均勻與整體的均勻，與愛因斯坦的假設完美匹配。而後來2001年的威爾金森各向異性探測器、2015年的普朗克衛星為我們繪製了更加詳細的宇宙微波輻射圖。

從這些微波背景輻射來看，宇宙真是太均勻了。而且由於宇宙的急速膨脹，我們有一個半徑為450億光年的視界，這和黑洞視界結構差不多。在某種意義上，膨脹的宇宙就似一個拓撲翻轉的黑洞，一個向外一個向裡。

在直徑達900億光年的可視宇宙兩端，是不可能形成熱傳遞的，但它們卻有幾乎一樣的背景輻射。這在天文學家看來，似乎不太合理。

宇宙在大尺度上是均勻的，給宇宙學理論提出了新的問題。難道宇宙在誕生之初經歷過快速膨脹的時期？

平滑均勻的宇宙意味著什麼？

在這一觀測結果下，麻省理工的物理學家阿蘭·古斯在大爆炸理論上進一步提出了暴脹理論。宇宙在誕生之初的10^（-34）秒時間裡膨脹了10^78倍。這種暴脹把宇宙誕生時大尺度內的扭曲給扯平，才會有今天這麼平滑的宇宙。

而要證明暴脹理論，也需要從微波背景輻射中去找證據。按這個理論，暴脹會產生超強大的原初引力波，在微波背景輻射裡留下一種類似漩渦痕跡，被稱為“B極化模式”。如果能找到它就能證明暴脹理論。

2014年，“北極熊”望遠鏡（POLARBEAR）似乎就發現了這種宇宙微波背景輻射中的極化現象。

這在當時的天文學界曾引起了轟動，但隨後的一份宣告，又讓興奮的眾人迅速地涼了下來，因為觀測到的訊號無法排除銀河系塵埃的影響。

另外，從另一個角度來理解。這種均勻性似乎意味著宇宙的曲率為0，但曲率為0其實是一個小機率的情況，這太巧合了。這意味著宇宙十分平坦，且是開放的，而非封閉的。

如果宇宙是封閉意味著膨脹會有極限，當到達膨脹的極限就會翻轉為收縮，直到收縮到一點重新開始，這就是脈動性宇宙；如果宇宙是雙曲面結構，就意味著物質太少，引力不足，宇宙最後的結局將是大撕裂；而現在資料似乎支援我們的宇宙是平直的，這意味著宇宙會比較溫和地變冷，物質越來越稀疏，最後化為一片死寂。

總結

對於還沒走出地球的人類來說，現在的我們竟然可以開始洞察浩瀚無邊的宇宙，實在是不可思議。即便我們還被囚禁在狹隘的認知中，但這種揭秘宇宙的過程，卻足夠令人興奮，而這正是科學最大的魅力。

科學不是真理，而是接近真理最有效的方法，而每一次的認知突破，我們對宇宙或許都會有不一樣的結論。

這個非平面的三角形內角和不為180度求解得到的。

如果宇宙是其他形狀，可觀測的三角形應該不為180度，但是實際實驗結果是內角和居然是180度，所以結論就是宇宙幾乎是平的，要不就是宇宙比我們想象的還要大的多。

這個問題首先想知道你問得對不對，確定問的是平滑而不是平坦嗎？

沒事，如果你問的就是平滑的話，那麼與之對應的就是量子化。怎麼說呢，就跟你看真實的風景和看虛擬的投影一樣，現實的風景是平滑的，而投影最終是畫素化的，也就是他最終會是一個畫素連著一個畫素，空間量子化就是這個樣子，每一個畫素就是一個普朗克長度。這是把量子力學裡面的普朗特長度直接應用在空間上得到的，然而有科學家因為空間並非量子化的，雖然在測量上，空間存在一個最小的普朗克長度，但是物質粒子在空間裡運動的過程是連續的，不存在在每一個普朗克長度空間間跳躍這種情況。而是一個平滑而連續的過程 。

也就是在量子力學裡，空間是否平滑還存在爭議，而在相對論的就簡單的多了，時空就是平滑的雖然存在空間曲率，但曲率是線性漸變的。

如果你問的其實是平坦，那麼這就是一個純粹的廣義相對論問題了。目前的宇宙空間在星系周圍並不平坦，而在遠離各種星系的宇宙空間則相對平坦，但總體來說不能說宇宙是平坦的。因為只要存在有質量物體就會使周圍的空間彎曲。