当谈论宇宙大爆炸和宇宙膨胀时,人们问得最多的问题也许就是:“如果宇宙空间不断膨胀,那它膨胀到什么之中?”此外还有诸如:“如果宇宙正在膨胀,那为什么仙女座星系未来会与我们的银河系碰撞?难道距离不是增加,而是减少吗?
事实证明,这些问题有两种可能的答案,这取决于我们做出的假设。我们可以假设宇宙大小是无限的或者是有限的。
如果假设宇宙是无限的,那么它不会膨胀到任何东西,因为宇宙的大小已经是无限的,它的大小不会再增加。因此,如果宇宙是无限大的,它不可能膨胀到任何东西。相反,宇宙正在伸展。
简言之,宇宙的每片区域、每一对星系之间的距离都会被“拉伸”,就像太妃糖一样被拉开。
这似乎是最有可能出现的情景。目前的理论表明,虽然宇宙正在膨胀,但星系实质上是固定的。
星系并非在宇宙空间中飞行,相反,星系就位于那里。随着时间的推移,星系之间的空间被拉伸。因此,尽管星系没有在空间中穿行,但它们也会相互远离彼此,因为星系之间的空间在伸展。所以,宇宙膨胀的本质是空间的伸展。
而如果宇宙是有限的,那回答上述问题可能会有点棘手。这是因为,如果假设宇宙的大小有限,我们就被困在这个宇宙之中(显然,我们无法到宇宙外面),我们没有办法说出空间正在膨胀到什么之中,我们根本就不知道。
此外,我们也没有办法想像有限宇宙外面的样子,因为我们的大脑被这个宇宙中的物理规律主宰着(这正如让你想象一种新的颜色会是什么样子,根本就不可能)。
不过,可以考虑平行宇宙理论——或许能揭示宇宙如果是有限的,可能会膨胀到什么之中。
现在,再来讨论下第二个问题:既然宇宙正在膨胀,那为何我们的银河系还会在未来与仙女座星系相撞?
为了回答这个问题,最重要的是要意识到上述谈论的是整个宇宙。宇宙尺度极大,当与整个宇宙相比时,银河系和仙女座星系也是显得极其渺小。
当观察这些局部相对较小的尺度时,宇宙的拉伸效应弱于其他作用力(即星系、太阳、地球的引力,以及把事物保持在一起的原子力)。只有当我们眺望宇宙足够远的距离时,宇宙的拉伸效应才会占据主导作用。