康奈爾大學天文系博士後研究員大衛·羅斯坦（David Rothstein）正在宇宙中尋找這個問題的答案。
我們的宇宙正在膨脹——幾十年來，天文學家積累了大量的觀測資料，表明其他星系似乎正以驚人的速度遠離我們自己的銀河系（以及彼此）。這種模式存在一些小的偏差，但如果你“把鏡頭拉遠”，將宇宙作為一個整體來看，總體感覺是星系正在互相遠離，更遠的星系以成比例的更快的速度遠離——這是一種被稱為哈勃定律的正規化。
從這個角度看，宇宙會是什麼樣子？對於膨脹宇宙的一個很好的類比來自馬丁·加德納（Martin Gardner），一位科普作家，也是《大眾科學》的長期專欄作家：想象一個巨大的麵糰，裡面嵌入著許多葡萄乾；麵糰代表空間，葡萄乾代表星系。現在，如果有人把麵糰放進烤箱，它會膨脹或更準確地說，會拉伸，保持與之前相同的比例，但隨著時間的推移，葡萄乾之間的所有距離都會變大。
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天文學家使用一種叫做“哈勃常數”的東西來測量這種膨脹發生的速度。哈勃常數的測量值可以用多種方式表示，但我喜歡將其寫成每百萬年 0.007%。這意味著每百萬年，星系之間的距離都會拉伸約 0.007%。
那麼，這個數字真正告訴我們什麼呢？首先，它告訴我們宇宙非常古老。如果回到數百萬年前，宇宙看起來和現在幾乎一樣。只要你堅持測量距離我們自身一億光年內的星系，你就可以確信，宇宙在光從那些星系傳播到我們的這段時間內，不會發生太大變化。
但是，如果你測量的是幾十億光年外的星系呢？在這種情況下，隨著光線的傳播，宇宙已經發生了顯著的變化。天文學家不再測量這些星系的哈勃定律，因為存在一系列問題：如果你要嘗試測量這些星系的“距離”，你會得到哪個距離？是光線被髮射時的距離？還是光線傳播到我們這裡的距離（其中包含一些額外的距離，因為宇宙在光線移動時膨脹了，就像跑道上一個不斷拉伸的賽跑者）？或者你會測量該星系目前距離我們有多遠，這其中最大？速度也存在類似的問題：哈勃常數隨著時間變化，並且根據其變化方式，單個星系可能會加速或減速。那麼，當談論速度時，你是談論光線被髮射時的速度，現在的速度，還是介於兩者之間的速度？簡而言之，這一切都一團糟。
解決這個問題的方法是停止思考距離和速度，而將重點放在天文學家可以直接測量的屬性上。天文學家實際可以測量的一件事是紅移——當光線穿過膨脹的宇宙時，光線會像宇宙一樣被拉伸相同的因子，導致其波長增加。由於紅光的波長比藍光長，這意味著光的顏色會更多地向光譜的紅色端移動。天文學家不再關注距離，而是關注星系內部已知功率的物體（通常是 Ia 型超新星）並測量它們看起來有多亮。這有點像拿一個 60 瓦的燈泡，然後將其移動到越來越遠的地方。只要我們能確保燈泡保持 60 瓦，我們就知道它看起來越暗，它就一定越遠。
紅移和亮度可能不如速度和距離直觀，但至少它們是精確定義的。它們也非常有用。就像一個業餘廚師可以透過反覆烘烤自己的麵包並品嚐最終結果來找出餐廳的葡萄乾麵包食譜一樣，天文學家可以透過生成不同情景下紅移和亮度之間關係（特別允許哈勃常數隨著時間以不同的方式演變）的理論模型，並捨棄不符合觀測資料的模型，來找出“葡萄乾麵包”宇宙的膨脹。過去十年獲得的結果非常清楚地支援了單個星系正在加速的模型——換句話說，一個正在加速的宇宙。