本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
當「膨脹」這一詞在文章中出現時，我認為人們對這個詞普遍存在誤解。從人類目前可以觀測到的情況而言，宇宙並沒有膨脹成任何東西。那麼為了讓大家能夠更好地理解這一概念，我將宇宙比作一塊薄餅麵糊。將宇宙空間比作麵糊本身，而上面的巧克力碎片則比作各個星系。這些巧克力碎片中的某一小塊就是我們的地球。
這塊小小的巧克力人類並不清楚整個麵糊到底有多大——它所能夠確定的就是與它相比較，麵糊的空間是巨大的。現在，假設我開始調高鍋裡面的溫度，這塊麵糊開始膨脹並凝固。這些小碎片開始彼此遠離，但是相對於整塊麵糊而言它們並沒有改變其位置。
如果我們在巧克力碎片附近挑選出一個麵糊顆粒，我們將發現該碎片和顆粒彼此之間保持相同的距離。因此即便空間在膨脹，但是星系的位置相對而言並未發生改變。從這個角度而言，我們對某些事情的看法將發生改變。如果我們的宇宙像麵糊一樣膨脹，那麼星系之間的距離是否會發生改變？為了回答這一問題，現在讓我們將宇宙間存在的各種力施加於這塊薄餅上——例如重力，分子間作用力，原子之間的作用力，等等。
然後，讓我們拿出兩個捲尺。其中一個放在我們後兜中。我們將用另一個測量麵糊當中隨機兩個星系之間的距離。兩個捲尺均不受我們施加到煎餅宇宙的力的影響。我們夾住粉色星系的一端，然後走回黃色星系。捲尺顯示10億光年。接著我們開始等待。這個過程中，雖然宇宙在持續膨脹，但捲尺仍然顯示的是10億光年。因此我們得出結論：兩個星系之間的距離並未發生改變。
然而，如果我們從後面的口袋裡拿出第二把捲尺，將這兩把捲尺做及進一步調查，我們發現了一些奇怪的事情：第一把捲尺上的記號與口袋裡那把捲尺上的記號相比，後者的距離是前者的兩倍。那麼到底發生了什麼？捲尺的讀數是十億，但現在是十億的兩倍，所以這段距離真的是二十億嗎？如果使用另一種捲尺會發生什麼？我們現在對「距離」這個詞有兩種相互矛盾的解釋。
如果捲尺的刻度是正確的，那麼這兩個星系相距10億光年，這意味著距離保持不變。另一方面，如果我們用一根捲尺的長度來測量另一根捲尺的長度，那麼兩個星系之間的距離就是20億光年，而這個距離發生了變化。不過，兩種捲尺結果都同樣正確； 因此，在這種情況下，距離的意義就變得毫無意義了。那麼，宇宙沒有膨脹，而是發生了伸展。那麼距離到底是什麼？所謂距離就是我們用來判斷某一物質佔據它所在空間相對大小的測量方式。如果空間延長了，但它們的大小就沒有擴大——所以我們對大小的感知也就隨之擴大了。因此，當這兩個星系之間的空間結構發生了延伸，導致它們之間的捲尺也變長了，因而我們對「距離」的定義也變長了。
由於「大爆炸」的剩餘動量以及存在一種稱為暗能量的神秘形式的能量，因此宇宙並沒有在擴張，而是在自我擴展。那麼，宇宙會延伸成什麼樣呢？這是長久以來都困擾著天文學家們的一個問題。關於這個問題的答案有兩個領域的人一直爭論不休，領域一：宇宙是有限的；領域二：宇宙是無限的。人們並不清楚這兩個領域哪一個是正確的，所以我們對於這個問題的回答也有兩個。如果宇宙是有限的，它必然會有界限，這是一個空間結束而「無」開始的地方。我們無法想像這是一個什麼樣的地方，也沒有辦法在空間之外的地方去觀察整個宇宙。
如果宇宙確實是無限的，它要麼環繞自身，要麼永無止境地延伸下去。 這兩種情況都可以用一個理論上的數字列表來描述，該列表永遠存在直到無限，如下所示：1, 2, 3, 4, 5…∞ 。就像以前的銀河系一樣，我們的數字宇宙現在擴大了兩倍。 數字列表現在顯示為：2, 4, 6, 8, 10…∞。數字之間的距離的確發生了延伸，但是列表的總數是否發生了延伸？ 答案是否定的，無論數字之間的距離如何延伸，列表都是以無窮盡結束的。因此，宇宙的確沒有發生擴展，它只是在延伸。那麼它最終會延伸成什麼樣呢？我只能說，它延伸成了它自己。
作者： quora
FY: 黃小羽
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