愛(ài)因斯坦在1915年發(fā)表廣義相對(duì)論時(shí)，主流科學(xué)界很快接受了這一理論，但他本人當(dāng)時(shí)相信宇宙是靜態(tài)的——即整體大小和形狀保持不變。然而，大約在一個(gè)世紀(jì)前，天文學(xué)家開(kāi)始發(fā)現(xiàn)，與這種直覺(jué)完全相悖的證據(jù)。

他們?cè)谟^測(cè)遙遠(yuǎn)星系時(shí)發(fā)現(xiàn)：星系之間似乎正在彼此遠(yuǎn)離，而且距離越遠(yuǎn)、退行速度越快。這一結(jié)論表明，愛(ài)因斯坦的方程不僅可以描述一個(gè)靜止不變的宇宙，同樣也適用于一個(gè)正在整體發(fā)生變化、不斷“拉伸”的宇宙。在此基礎(chǔ)上，物理學(xué)家建立起一系列宇宙學(xué)模型，進(jìn)一步鞏固了“宇宙正在膨脹”的圖景。

羅德島大學(xué)教授羅布·科因（Rob Coyne）指出，要真正理解一個(gè)“始終在膨脹的宇宙”，首先要克服我們?nèi)粘＝?jīng)驗(yàn)所形成的直覺(jué)障礙。在地球上，“變大”通常意味著某個(gè)物體自身尺寸的增長(zhǎng)；但在宇宙尺度下，“膨脹”指的是一切天體彼此之間的距離在增大。我們看到星系好像都在遠(yuǎn)離地球，但實(shí)際上它們也在互相遠(yuǎn)離，并不是像煙花那樣在既有空間中飛散，而是星系之間的空間本身在被拉伸。

為幫助公眾理解，科普中常用一個(gè)氣球的類比：在氣球表面畫(huà)上一些點(diǎn)，把這些點(diǎn)看作星系。隨著氣球被吹大，點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離都會(huì)增大，而這些點(diǎn)本身并未主動(dòng)移動(dòng)，是氣球表面在擴(kuò)張。在這個(gè)類比中，氣球表面代表宇宙，而不是氣球內(nèi)部。但這一比喻也有局限：真實(shí)的宇宙更像是“只有表面而沒(méi)有內(nèi)部”的情形。

這就引出了一個(gè)大眾最常問(wèn)、卻最違反直覺(jué)的問(wèn)題——宇宙的“中心”在哪里？如果宇宙像氣球表面一樣，那么就好比你站在氣球的任何一個(gè)點(diǎn)上，都可以說(shuō)“我在這里看到其他點(diǎn)在遠(yuǎn)離我”，卻永遠(yuǎn)找不到一個(gè)二維表面上的“中心點(diǎn)”。換言之，在這種描述下，去追問(wèn)“宇宙中心究竟在哪兒”，在物理意義上與問(wèn)“氣球表面的中心在哪里”一樣是個(gè)無(wú)解的問(wèn)題。

困難的一大來(lái)源，在于數(shù)學(xué)對(duì)宇宙的刻畫(huà)方式與日常直覺(jué)的差異。氣球表面是一個(gè)二維曲面，而氣球內(nèi)部是三維空間；宇宙則被建模為“四維時(shí)空”——三維空間加上一維時(shí)間，二者交織成所謂的“時(shí)空結(jié)構(gòu)”。在這樣的框架下，宇宙整體的幾何和演化會(huì)表現(xiàn)出與日常經(jīng)驗(yàn)完全不同的性質(zhì)，包括可以整體膨脹，卻沒(méi)有一個(gè)絕對(duì)的幾何中心。科因直言，要想象一個(gè)大到難以置信的宇宙卻沒(méi)有中心，本身就極其反直覺(jué)，但現(xiàn)有物理理論給出的答案正是如此。

至于是什么在驅(qū)動(dòng)宇宙的持續(xù)膨脹，科學(xué)家們至今仍未完全弄清。目前主流觀點(diǎn)認(rèn)為，這與一種被稱為“暗能量”的神秘成分有關(guān)，它似乎在大尺度上產(chǎn)生一種“排斥”效應(yīng)，加速星系間的分離，但其本質(zhì)仍然是物理學(xué)中的重大未解之謎。

圍繞“宇宙中心”的討論，折射出人類直覺(jué)在面對(duì)宇宙學(xué)問(wèn)題時(shí)的局限。對(duì)很多人而言，宇宙“應(yīng)該”像一個(gè)從某處爆炸開(kāi)的煙花，有一個(gè)明確的起點(diǎn)和中心。但當(dāng)前的觀測(cè)和理論表明，更符合實(shí)際的圖景是：在任何地方看去，一切都在向外擴(kuò)展，而這種擴(kuò)展在整個(gè)宇宙中同時(shí)發(fā)生。在這一框架下，所謂“中心”反而可能是一個(gè)根本不存在的概念，這也從一個(gè)側(cè)面揭示了宇宙遠(yuǎn)比我們的日常想象更加陌生而獨(dú)特。