临界密度

把球笔直向上抛，它会落回。抛得更快些，它仍落回。抛得足够快——达到逃逸速度——它就恰好永远飞离，平衡在“返回”与“逃逸”之间的刀刃上。宇宙也有一个类似的平衡点。临界密度，就是把宇宙恰好放在那道刀刃上的、物质与能量的那个精确平均密度：密到引力刚好平衡膨胀，但一丝一毫也不多。

具体说，临界密度只取决于膨胀速率，通过哈勃常数体现。对今天的 H0，它算出来是一个小得惊人的值——约 9×10^-27 千克每立方米，或者说，全宇宙平均下来，每立方米空间约五个氢原子。这比地球上任何实验室能造出的真空都空得多。临界密度是衡量宇宙实际密度的天然标尺：若实际密度等于临界密度，空间在几何上是平直的；若超过临界，空间向内卷曲；若不足，空间向外张开。一言以蔽之，它是宇宙三种可能形状之间的分界线。

临界密度之所以重要，是因为引人注目的是，真实宇宙坐落得离它惊人地近。测量显示总密度在临界值的约百分之一以内，意味着宇宙极接近平直。这种近乎完美的平衡并非显然自然——这正是宇宙暴胀理论被提出来解释的平直性之谜。临界密度也是宇宙能量预算的记账单位：每一种成分，从普通物质到暗能量，都以它的一个比例来表述。