康奈尔大学天文系博士后研究员大卫·罗斯坦（David Rothstein）正在宇宙中寻找这个问题的答案。
我们的宇宙正在膨胀——几十年来，天文学家积累了大量的观测数据，表明其他星系似乎正以惊人的速度远离我们自己的银河系（以及彼此）。这种模式存在一些小的偏差，但如果你“把镜头拉远”，将宇宙作为一个整体来看，总体感觉是星系正在互相远离，更远的星系以成比例的更快的速度远离——这是一种被称为哈勃定律的范式。
从这个角度看，宇宙会是什么样子？对于膨胀宇宙的一个很好的类比来自马丁·加德纳（Martin Gardner），一位科普作家，也是《大众科学》的长期专栏作家：想象一个巨大的面团，里面嵌入着许多葡萄干；面团代表空间，葡萄干代表星系。现在，如果有人把面团放进烤箱，它会膨胀或更准确地说，会拉伸，保持与之前相同的比例，但随着时间的推移，葡萄干之间的所有距离都会变大。
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天文学家使用一种叫做“哈勃常数”的东西来测量这种膨胀发生的速度。哈勃常数的测量值可以用多种方式表示，但我喜欢将其写成每百万年 0.007%。这意味着每百万年，星系之间的距离都会拉伸约 0.007%。
那么，这个数字真正告诉我们什么呢？首先，它告诉我们宇宙非常古老。如果回到数百万年前，宇宙看起来和现在几乎一样。只要你坚持测量距离我们自身一亿光年内的星系，你就可以确信，宇宙在光从那些星系传播到我们的这段时间内，不会发生太大变化。
但是，如果你测量的是几十亿光年外的星系呢？在这种情况下，随着光线的传播，宇宙已经发生了显著的变化。天文学家不再测量这些星系的哈勃定律，因为存在一系列问题：如果你要尝试测量这些星系的“距离”，你会得到哪个距离？是光线被发射时的距离？还是光线传播到我们这里的距离（其中包含一些额外的距离，因为宇宙在光线移动时膨胀了，就像跑道上一个不断拉伸的赛跑者）？或者你会测量该星系目前距离我们有多远，这其中最大？速度也存在类似的问题：哈勃常数随着时间变化，并且根据其变化方式，单个星系可能会加速或减速。那么，当谈论速度时，你是谈论光线被发射时的速度，现在的速度，还是介于两者之间的速度？简而言之，这一切都一团糟。
解决这个问题的方法是停止思考距离和速度，而将重点放在天文学家可以直接测量的属性上。天文学家实际可以测量的一件事是红移——当光线穿过膨胀的宇宙时，光线会像宇宙一样被拉伸相同的因子，导致其波长增加。由于红光的波长比蓝光长，这意味着光的颜色会更多地向光谱的红色端移动。天文学家不再关注距离，而是关注星系内部已知功率的物体（通常是 Ia 型超新星）并测量它们看起来有多亮。这有点像拿一个 60 瓦的灯泡，然后将其移动到越来越远的地方。只要我们能确保灯泡保持 60 瓦，我们就知道它看起来越暗，它就一定越远。
红移和亮度可能不如速度和距离直观，但至少它们是精确定义的。它们也非常有用。就像一个业余厨师可以通过反复烘烤自己的面包并品尝最终结果来找出餐厅的葡萄干面包食谱一样，天文学家可以通过生成不同情景下红移和亮度之间关系（特别允许哈勃常数随着时间以不同的方式演变）的理论模型，并舍弃不符合观测数据的模型，来找出“葡萄干面包”宇宙的膨胀。过去十年获得的结果非常清楚地支持了单个星系正在加速的模型——换句话说，一个正在加速的宇宙。