现代物理学表明，宇宙膨胀既非单纯拉伸也非创造新空间，不同能量成分以各自方式重塑着时空演化。
近100年来，人类对宇宙本质的认知发生了革命性转变，意识到空间本身并非静止不动，而是随时间不断演化。根据Einstein的广义相对论，只要宇宙中均匀填充着物质、辐射或能量，它就无法维持静止且稳定的状态，必然会发生膨胀或收缩。这一理论最初由Alexander Friedmann于1922年提出，随后Georges Lemaître在1927年将理论与天文观测结合，确认了宇宙膨胀的事实，Howard Robertson和Arthur Walker也做出重要贡献。观测发现，距离银河系越远的星系，发出的光线红移越明显，波长变得更长。
那么，空间本身在此过程中发生了什么？它是像被拉薄的面皮在延伸，还是在不断填补空隙创造新空间？要理解这一问题，必须回归Einstein的广义相对论。广义相对论揭示了物质与能量分布如何塑造时空的几何结构。在完全没有物质和能量的虚无宇宙中，空间是平直且静止的。如果放入质量点，空间会弯曲形成Schwarzschild空间；若质量点旋转，则会形成复杂的Kerr度规。在黑洞附近，时空流动就像自动步道或瀑布，将物质拖向中心奇点。但这些静态时空模型中并不存在宇宙膨胀。
当宇宙被各种能量均匀填充时，演化不可避免。观测证实，宇宙在极大尺度上具有各向同性和均匀性，其密度与温度在各方向和位置的差异低于0.01%。Alexander Friedmann在1922年导出的Friedmann方程，精准描述了均匀宇宙随时间的演化规律。由于空间本身无法直接测量，天文学家只能通过观察物质和光线受到的影响来推演时空变迁。例如，通过测量围绕超大质量黑洞运行的恒星，或者测量光线在哈佛大学Jefferson Towers中由Glen Rebka和Pound进行的经典高差实验，天文学家精准验证了引力红移、引力透镜和轨道进动等现象。建基于Einstein理论111年来的预测，至今都获得观测数据的完美支持。
在膨胀的宇宙中，物质密度随着空间体积增大而降低。光线等辐射传播时，不仅密度降低，波长也会拉长呈现红移，这与“空间被拉伸”的描述非常契合。然而这一比喻并不适用于暗能量。暗能量是空间固有的能量形式，占当今宇宙总能量的68%左右。在宇宙膨胀过程中，暗能量密度保持恒定，这意味着随着体积增加，暗能量总量同步增长，其表现更像是“不断创造新空间”。
当今宇宙还包含27%的暗物质、4.9%的普通物质、0.1%的中微子和0.008%的辐射。在大爆炸后前10000年里辐射占据主导；而在遥远未来，暗能量占比将接近100%。无论是“空间拉伸”还是“创造新空间”，都只是直观的解释模型。在广义相对论的本质中，空间既没有被拉薄，也没有凭空增加，它只是纯粹按照Einstein方程在演化。
原文：https://bigthink.com/starts-with-a-bang/universe-expand-stretching-creating-space/