旋轉，似乎是這個宇宙的一個普遍的現象，地球上，颶風是旋轉的、漏斗中的水也是旋轉的，再往大了看，地球在自轉、地球圍繞太陽在旋轉、太陽圍繞銀河系在旋轉等，似乎一切都在旋轉，那麼宇宙是否也在旋轉呢？宇宙膨脹是宇宙旋轉離心力的結果嗎？要回答這些問題，我們還要向前追溯。
牛頓的“水桶實驗”
眾所周知，牛頓因為被蘋果砸了腦袋，所以發現了萬有引力定律，為什麼叫萬有引力定律呢？因為他發現宇宙的一切物體相互之間都存在引力，只要知道一個星球的當前位置就可以預測它的下一個位置，這個宇宙就像一臺精密的機器，所以，牛頓始終認為，宇宙是絕對的，空間是絕對的。
他在《自然哲學的數學原理》一書中說道：“絕對空間，就其本性來說，與任何外在的情況無關，始終保持著相似和不變。”
比如，我從北京坐火車去了西藏，但是北京仍然在那裡，我坐火車返回就還能到北京，這一切都是確定的，再比如月亮的位置，我確定了月亮當前的位置，我就能預測接下來它所有的位置和時間，這似乎也是確定的。
為此，牛頓用一個旋轉的水桶說明這種絕對的空間觀念，想象一根長繩下面吊著一個注入了水的水桶，如果我們順時針轉動水桶，吊著水桶的繩索就會捲起，但當我們鬆開水桶的時候，水桶就會逆時針旋轉，而且將會越轉越快，與此同時，桶內的水也將跟著旋轉，正如牛頓所寫的，水的表面“將逐漸從中間下降，而沿桶壁上升形成凹面。”不多久，水將和水桶一起旋轉，最後水桶旋轉將逐漸停止，而水面也將最終歸於平靜。
如何解釋水在旋轉的水桶中沿桶壁上升這一現象呢？有人會說，這是因為“離心力”的作用，高中就學過。那麼我就會問你，為什麼物體旋轉會有“離心力”呢？你還能回答嗎？
這個問題，牛頓這樣回答的，他認為唯一能解釋這個問題的方法，就是水是相對於絕對空間旋轉的。這就意味著，另一個概念必須被提出來——慣性。“慣性”指的是一個物體對其速度或運動方向的任何變化的抵抗。一旦水桶和水開始旋轉，水桶的側面就會阻止水進行直線移動，相反它會將水推向邊緣。
馬赫原理
但是，又一個問題被提了出來，為什麼物體會有慣性呢？
1883年，奧地利物理學家恩斯特·馬赫出版了《力學史評》，他寫道：“牛頓的旋轉水桶實驗只是告訴我們，水對於桶壁的相對旋轉不引起顯著的離心力，而這離心力是由水相對地球及其他天體質量的相對轉動所產生的。如果桶壁愈來愈厚，愈來愈重，直到厚達幾英里時，那就沒有人能說這實驗會得出什麼樣的結果。”“
如果把水桶固定，讓眾恆星旋轉，能夠再次證明離心力會不會存在嗎？”馬赫的意思是說，根本不存在絕對空間和絕對運動，物體的運動是相對於宇宙中天體的運動；物體的慣性不是物體自身的屬性，是宇宙中所有天體作用的結果，撤掉某個物體周圍的所有其他物質，則無法去判斷它作什麼運動，因而它也就不再具有慣性。
也就是說，水相對宇宙旋轉，與完全固定水桶讓水桶外的宇宙繞水桶旋轉效果將是一樣的，都能形成凹型水面，根本上來說是宇宙中所有其他物質相對水作旋轉運動對水的引力的合力的結果。如果馬赫的觀點正確，那麼遠遠近近的星系和恆星在某種意義上是造成牛頓的旋轉桶中的凹形水面的原因。但是馬赫並沒有說明這些遙遠的恆星和星系是如何施展他們的影響力的。
馬赫的說法受到年輕時的愛因斯坦的極力推崇，並將馬赫原理融入自己的理論——相對論。
宇宙在旋轉嗎？
根據馬赫原理，假如將整個宇宙比作牛頓的水桶，那麼除非宇宙外面還有其他物質，否則的話，我們就無法從經驗上判斷宇宙是否在旋轉，因為我們無法得知宇宙到底是相對於什麼東西在旋轉。
但是，愛因斯坦的廣義相對論卻並不排斥宇宙旋轉，它實際上提供了多種方法，讓一個密閉的實驗室裡的觀察者可以檢測實驗室是否在旋轉。例如，這個觀察者可以觀察陀螺儀的運動，或者測量
薩格納克效應是否為零。
薩格納克效應實驗圖
知識鏈接：薩格納克效應（ Sagnac Effect）是1913年薩格納克發明了一種可以旋轉的環形干涉儀。將同一光源發出的一束光分解為兩束，讓它們在同一個環路內沿相反方向循行一週後會合，然後在屏幕上產生干涉，當在環路平面內有旋轉角速度時，屏幕上的干涉條紋將會發生移動，這就是薩格納克效應。
當然，除了廣義相對論，還有一種比較系統的引力理論叫Brans-dicke引力理論，在這種理論中，也可以得出一個和馬赫相同的結論，也就是宇宙可能沒有任何有意義的旋轉感。
然而，科學家運用太陽系統測試方法，排除了由Brans-Dicke引力預測的廣義相對論的任何顯著偏差，這進一步確定了廣義相對論的正確性，也因此間接的承認了廣義相對論的一個推論，宇宙有可能是旋轉的。
所以，1947年，有個叫哥德爾的科學家，發現了愛因斯坦場方程的一個宇宙學解，即哥德爾度規。
哥德爾宇宙
哥德爾度規描述的宇宙是一個不斷旋轉的宇宙。這種宇宙不膨脹，所有的物質都繞著一個對稱軸勻速轉動。其中也包含了愛因斯坦的宇宙學常數，但不同的是，這裡的宇宙學常數小於零，因此產生的是引力，和物質的引力一起抵消了轉動產生的離心力。這本身就夠有趣的了，但哥德爾的宇宙還有一個完全令人無法想象的性質：它允許時間旅行。哥德爾證明，時空中的一些路徑形成了閉合的迴路。
想象某物質沿著中心軸勻速轉動，這將對光錐產生影響。光錐表示每一點所發出的光線所經過的地方。當我們離開中心時，光錐就開始傾斜，並擴大了開口，這是因為轉動的線速度增大了。在距轉動軸一定距離的地方，光錐完全翻倒，與空間相切，然後倒扣了起來，於是光線就沿著開口朝下（過去）運動。假設你的星球以前在p點，現在在q點。要想再次回到p點的話，你就要朝著臨界圓外部的一個點加速運動，然後向過去運動到p點之前的某個地方，進入那時的臨界圓，然後再向未來運動到
p點。你總是在走向你的“未來”，但卻回到了你的“過去”。如果我們生活在一個旋轉的宇宙中，比如哥德爾的宇宙中，旋轉的速率必須用角速度來表示，而不是角動量，因為廣義相對論甚至沒有一個適用於宇宙時空的角動量的定義。而角速度可以由陀螺儀或薩格納克效應測量。
陀螺儀
為了弄清宇宙是否在旋轉，原則上最直接的測試就是觀察陀螺儀相對於遙遠星系的運動。如果它以相對於它們的角速度-ω旋轉，則宇宙以角速度ω旋轉。在實踐中，我們沒有具有足夠小的隨機和系統誤差的機械陀螺儀來對ω施加非常低的限制。然而，我們可以使用整個太陽系作為一種陀螺儀。“太陽系統觀測”給出了一個與模型無關的旋轉上限10^-7弧度/年，但是這個數量級還是太過寬鬆，無法排除哥德爾度規。
宇宙微波背景
一個旋轉的宇宙必須有一個特定的旋轉軸，所以它必須有一個特定類型的各向異性，從而我們可以挑選出某個優選的方向。因此，我們可以觀察宇宙微波背景，看看它的各向異性是否包含一個首選軸。這樣的觀測施加了一個比太陽系統測量更嚴格的限制（可能是10^-9 弧度/年或10^-15弧度/年），但這種限制是依賴於模型的。
由於目前所有的觀測結果都與零旋轉速度一致，所以不可能將任何重要的宇宙學作用歸因於旋轉，由此看來，宇宙應該是沒有旋轉的，而宇宙膨脹也應該不是宇宙旋轉產生的結果。
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