臨界密度

把球筆直向上拋，它會落回。拋得更快些，它仍落回。拋得足夠快——達到逃逸速度——它就恰好永遠飛離，平衡在「返回」與「逃逸」之間的刀刃上。宇宙也有一個類似的平衡點。臨界密度，就是把宇宙恰好放在那道刀刃上的、物質與能量的那個精確平均密度：密到重力剛好平衡膨脹，但一絲一毫也不多。

具體說，臨界密度只取決於膨脹速率，通過哈勃常數體現。對今天的 H0，它算出來是一個小得驚人的值——約 9×10^-27 千克每立方米，或者說，全宇宙平均下來，每立方米空間約五個氫原子。這比地球上任何實驗室能造出的真空都空得多。臨界密度是衡量宇宙實際密度的天然標尺：若實際密度等於臨界密度，空間在幾何上是平直的；若超過臨界，空間向內捲曲；若不足，空間向外張開。一言以蔽之，它是宇宙三種可能形狀之間的分界線。

臨界密度之所以重要，是因為引人注目的是，真實宇宙坐落得離它驚人地近。測量顯示總密度在臨界值的約百分之一以內，意味著宇宙極接近平直。這種近乎完美的平衡並非顯然自然——這正是宇宙暴脹理論被提出來解釋的平直性之謎。臨界密度也是宇宙能量預算的記帳單位：每一種成分，從普通物質到暗能量，都以它的一個比例來表述。