Esta es una buena pregunta. Joshua Engel es técnicamente correcto. Sin embargo, la formulación de su pregunta sugiere que podría tener un malentendido sobre el concepto de expansión del universo. Estos temas están más allá del alcance de la física clásica y pueden ser bastante contra-intuitivos. Para ayudarlo a comprender la respuesta a su pregunta, responderé otras dos preguntas que pueden ser útiles.
- Dos galaxias se están alejando una de la otra a velocidades cercanas a la luz en relación con la Tierra. Por lo tanto, en relación con uno, el otro se aleja de él a una velocidad cercana al doble de la velocidad de la luz. ¿Cómo es esto posible?
- Desde el Big Bang, el universo se ha expandido constantemente. ¿Qué significa esto?
La primera pregunta es sobre la relatividad especial. No voy a entrar en muchos detalles, ya que encontrará varios recursos en Internet o en Quora sobre esto.
El segundo es más interesante y no mucha gente sabe exactamente qué se está expandiendo. Este será el punto culminante de mi respuesta.
- ¿Qué es más peligroso: amperios o voltios?
- Si una hormiga cayó desde una gran altura en un día sin viento, ¿se vería afectada por la gravedad de la caída? ¿Se lastimaría?
- ¿Por qué los contraflujos no alcanzan el equilibrio térmico?
- ¿Qué pasaría si la Tierra comenzara a girar en la dirección opuesta?
- ¿Por qué algunos quadcopters usan cuatro hélices mientras que los helicópteros usan solo dos?
Pregunta 1
Eres Superman a punto de detener dos autobuses en un curso de colisión. Te paras en el medio, estacionario, y ves a los dos venir hacia ti. El autobús A llega a usted con una velocidad de 20 m / seg y el autobús B llega a usted con una velocidad de 35 m / seg. Para el conductor de A, ¿cuál es la velocidad de B?
55 m / seg parecería ser la respuesta correcta. Aquí hay una línea de razonamiento. En 1 segundo, A se mueve 20 metros más cerca de Superman y B se mueve 35 metros más cerca. Por lo tanto, cubren una distancia de 55 metros entre ellos, lo que significa que la distancia entre A y B se reduce en 55 metros. Entonces A dirá que B se está moviendo hacia él a una velocidad de 55 m / seg. Simple derecho?
Pero como puedes adivinar, la respuesta no es 55 m / seg. Esto se debe a que, y aquí hay una declaración que usamos los estudiantes de física, “las velocidades no se suman de esa manera”. Usted, con toda razón, pensaría qué significa eso. Solo hay una forma de agregar. ¿Qué tiene de malo nuestra lógica aparentemente sólida? Albert Einstein reflexionó sobre una pregunta similar hace mucho tiempo y esa es la historia de la relatividad especial. Pero sin entrar en matemáticas de aspecto extraño, aquí está la respuesta que desea, la respuesta que importa: ¿Qué hay de malo en la lógica anterior?
Si has visto Interestelar, recordarás que la hija del chico en la Tierra envejece para cuando regrese. Esto se debió a que el tiempo se ralentiza para alguien en un campo gravitacional. Es cierto que no somos muchos de nosotros en la Tierra, pero es una gran cantidad para cualquiera que esté cerca de un agujero negro. Del mismo modo, Superman y el conductor de A no están de acuerdo con el paso del tiempo, una consecuencia de la relatividad. Tampoco están de acuerdo en longitudes. Entonces, mientras Superman (ese eres tú) podría decir que B se acerca a A a una velocidad de 55 m / seg, A confiadamente dirá que en realidad es un poco más lento porque su reloj corre un poco más lento y sus distancias son un poco más cortas. Todo esto sucede porque diferentes observadores no están de acuerdo entre sí y las mediciones de tiempo y longitud. La expresión correcta de la velocidad de B en relación con A es
[matemáticas] v_ {BA} = \ frac {v_A + v_B} {1+ \ frac {v_Av_B} {c ^ 2}} [/ matemáticas]
Notarás que es la suma de velocidades escaladas por cierto factor. Si ambas velocidades son muy grandes, el factor de escala se vuelve bastante pequeño. Entonces, en el caso de que haya preguntado, dado que ambos se mueven a la velocidad de la luz, el numerador es alrededor de 2c y el denominador es el factor 2. Nuestra lógica anterior es incorrecta porque (implícitamente) suponemos que los relojes funcionan igual de rápido para todos.
Pregunta 2
Esta pregunta es más interesante, principalmente porque no es tan popular en la ciencia ficción y muchos no lo saben. Así que prepárate. Estás a punto de leer algo increíble sobre lo que realmente sucede.
¿Qué se entiende por universo se está expandiendo? Antes de llegar a eso, veamos una noción popular pero errónea de lo que esto significa. Muchos piensan en el Big Bang como una poderosa granada de fragmentación que se disparó, arrojando metralla (las galaxias) en todas las direcciones. 
Esta imagen del Big Bang tiene varias cosas mal y nos perdemos las cosas realmente extrañas que realmente suceden. Por ejemplo, leerías que algunas galaxias se están alejando de nosotros a una velocidad mayor que la velocidad de la luz y te preguntarías cómo es posible. Un tipo en una de las respuestas dijo que si no podemos verlo, entonces su existencia es un punto discutible. Me abstendré de hacer una broma aquí, pero diré que descartar una pregunta perfectamente válida no es justificable.
Entonces, ¿qué se está expandiendo exactamente?
Así que espero haberte convencido de que no son los límites del universo los que se están alejando de nosotros. Más bien, es la métrica en sí la que se expande. Es la distancia entre dos puntos la que aumenta constantemente. Sé que esto puede parecer un poco confuso e incluso totalmente absurdo, pero es cierto.
De hecho, cualquiera de los dos puntos en el universo se alejan el uno del otro y cuanto más se alejan los puntos, más rápido se alejan. Es como si se estuviera creando más “espacio” entre dos puntos en el espacio. ¿No es genial?
Aquí hay una manera de visualizarlo. Imagina poner alfileres en un pedazo de papel. Ahora, lo que sucede es que el papel, que es nuestro análogo de métrica del espacio, se expande. Esto hace que los pasadores se separen más con el tiempo.
Entonces, ¿todo se vuelve más grande con el tiempo?
No exactamente. Al principio parecería que si todo, incluidos usted y yo, se está haciendo cada vez más grande, ¿cómo notamos algo? Después de todo, incluso nuestras escalas se han vuelto proporcionalmente más grandes, ¿no?
Quiero enfatizar aquí que es la única métrica que se hace más grande. Entonces, mientras el universo se hace más grande, las cosas en él no se hacen más grandes. No solo eso, la fuerza de las fuerzas fundamentales tampoco cambia. Entonces, el valor de G (constante gravitacional universal), por ejemplo, no cambia su valor hasta donde sabemos hoy.
¿Pero qué significa esto entonces? Entonces, si consideramos una molécula de agua humilde, la expansión del espacio ha puesto un poco de espacio extra entre un hidrógeno y un oxígeno. Sin embargo, no se separan más, ya que las fuerzas electrostáticas entre ellos no se han vuelto más fuertes, y de la mecánica cuántica, podemos decir que para una cierta fuerza de fuerza, hay una distancia óptima, un punto de equilibrio, donde el El hidrógeno está en una posición estable del oxígeno. Esto se mantendrá. Esto se aplica no solo a escalas pequeñas sino incluso a nivel de nuestro sistema solar. El tamaño de las órbitas, la distancia de la Tierra al pobre Plutón, que ya no es un planeta, permanece igual. De hecho, incluso a escala intergaláctica, las cosas no cambian. Los cúmulos de galaxias en nuestro universo que se encuentran dispersos siguen siendo igual de grandes.
Ahora piensa en grande, piensa en esas galaxias muy lejos
En las escalas “pequeñas” mencionadas anteriormente, la gravedad es simplemente demasiado fuerte para dejar que las cosas salgan volando. Sin embargo, si consideramos alguna galaxia que está muy lejos de la Tierra, la gravedad ya no es lo suficientemente fuerte. La expansión domina. Se están alejando de nosotros a un ritmo más rápido de lo que la gravedad puede contrarrestar. 
Hubble descubrió que nuestro universo se está expandiendo en 1929. Sin embargo, el pobre no obtuvo un Premio Nobel, ya que el comité no reconoció el trabajo realizado en astronomía.
Hubble “constante”
Una pregunta natural que debe hacerse es cuál es la tasa de expansión. Volvamos al ejemplo de papel con alfileres. Si la distancia entre los pines aumenta a cierta velocidad si originalmente estuvieran a 1 cm de distancia, entonces si están a 2 cm de distancia, la velocidad sería dos veces si el papel se expande uniformemente. Esto se debe a que hay el doble de papel “creado en el medio”. Esto es exactamente lo que encontramos aquí también. La velocidad de expansión del universo, es decir, la velocidad a la que algo se aleja, depende directamente de la distancia de ese punto desde el punto de observación.
[matemáticas] v = H_0 \ cdot D [/ matemáticas]
H es la constante de Hubble, v es la tasa de expansión y D es la distancia adecuada entre los dos puntos. El valor de H actualmente es de alrededor de 75 km / seg / megaparsec. Lo que esto significa es que un punto un megaparsec ([matemático] 3.09 \ veces 10 ^ {19} [/ matemático] km) se aleja a una velocidad de 75 km / seg. No demasiado rápido teniendo en cuenta todo. ¡Entonces su nariz se alejaría del pulgar de su mano extendida a razón de [matemáticas] 2.5 \ multiplicado por 10 ^ {- 18} [/ matemática] m \ seg, un billón de billones de veces más pequeño que la longitud intermedia! Pero esto puede ser mucho en una escala universal.
Por cierto, otra cosa interesante: dada la naturaleza de la relación de expansión, para cualquier punto de referencia, obtenemos la misma relación. Lo único que importa es qué tan lejos está el punto de este punto de referencia. Esto es particularmente significativo ya que, mientras que en nuestra explosión de sandía, podríamos decir que todo vuela lejos del centro de la sandía, no se requiere nada de eso aquí. Cualquier punto en el universo puede considerarse equivalentemente como el centro del universo.
¿Por qué es la constante entre comillas arriba?
Como resultado, la constante de Hubble no es realmente una constante en el tiempo, aunque es una constante en el espacio. Dos equipos independientes de investigadores descubrieron en 1998 que la “constante” en realidad aumentaba con el tiempo. Significa que la expansión del universo se está acelerando.
Energía oscura y otras cosas que suenan geniales
Todavía es una pregunta abierta de por qué debe ocurrir esta aceleración. Tenemos buenas teorías sobre cómo la materia oscura podría causar esto. 
Hay otra teoría de que la repulsión gravitacional debida a la antimateria podría ser responsable.
En conclusión
Esta ha sido una respuesta larga. Si has llegado hasta aquí, te agradezco por leer todo esto. Pasé mucho tiempo escribiendo todo esto.
Además, si esto ha despertado su interés, le sugiero que lea más al respecto. Bien valdrá tu tiempo. Aquí hay dos enlaces de wikipedia para comenzar, los cuales son muy legibles en los primeros párrafos.
1. Expansión métrica del espacio.
2. Acelerando el universo
fuente de la imagen: wikipedia 