宇宙是在往哪裡膨脹？

20世紀初,愛因斯坦創立了廣義相對論，描述了宇宙發展演變的歷史。在這一理論體系中，空間與時間融合成連續的統一體，而宇宙則可被描述為一個四維時空網格。

從這一觀點出發，宇宙膨脹並非是說宇宙在擴展自己的版圖，而是指時空網格本身在膨脹。在相對論問世之前，牛頓物理學（認為天體遵循着牛頓定律運行的物理觀點）、空間和時間都是絕對的，在牛頓運動方程里,時間僅僅是一個參數而已。

同時，引力被看成為巨大天體之間的吸引力，而為什麼會產生引力卻是一個謎。即使在許多實際情況中，廣義相對論的運動方程都能被簡化為牛頓運動方程，但兩者的物理概念卻是截然不同的。

在廣義相對論中，天體藉助於引力賦予了時空網格一些獨特的性質。引力使時空連續統一體彎曲，廣義相對論則將引力作用視為時空彎曲的表現形式。在引力的作用下，一些天體會從不太彎曲的時空“掉進”更為彎曲的時空。

根據愛因斯坦的廣義相對論方程，包含有物質的時空無法保持靜止狀態，必須不斷膨脹或收縮；星系並非在真正意義上相互遠離，而是因為它們身處某一固定的、不斷膨脹的時空網格中，才給人相互遠離的假象。

打個比方，在一個氣球表面畫上一些小黑點，然後將氣球吹脹。小黑點（代表星系）之間的距離將會變大，如果你居住在其中一個小黑點上，你就會認為其他的小黑點正在離你遠去。實際上，相對於氣球表面上的兩個坐標（緯度和經度）而言，小黑點仍處在原來的位置上，並未移動，是氣球的不斷膨脹造成了這種錯覺。

這裡所提出的問題，僅僅考慮四維空間的廣義相對論理論體系無法給出答案，因為這意味着時空之外還另有一個坐標。由於時空與物質緊密相連，因此“氣球”表面之外是不存在的——時空本身就包含了一切。