Это очень интересный вопрос. Действительно, как может расширяться то, что и без того бесконечно?.. Давайте порассуждаем о том, какую роль может играть процесс расширения во Вселенной. Посмотрим, что было бы, если движение галактик во всей Вселенной происходило бы хаотически, т.е. без какого-то определенного порядка, и не прослеживалось бы ни общего расширения, ни общего сжатия. Если допустить, что Вселенная бесконечна, то при ненулевой плотности вещества в имеющемся бесконечном объеме общая масса Вселенной стала бы стремиться к бесконечному значению. Наличие вещества во Вселенной в виде галактик и межгалактического газа предполагает, что это вещество имеет некоторую среднюю плотность. Тогда:
M = ρV,
M → ∞ при ρ ≠ 0 и V → ∞,
где M – масса; ρ – плотность; V – объем.
Но бесконечная масса неизбежно привела бы к схлопыванию Вселенной (к коллапсу), ведь и общая результирующая сила гравитации стала бы беспредельной. Чтобы этого не происходило, Вселенной просто необходимо расширяться, ибо в результате расширения плотность постоянно будет снижаться, что и будет препятствовать коллапсу.
И тут возникает следующий вопрос: какая интенсивность расширения могла бы препятствовать коллапсу? В том смысле, что если уж расширение противостоит коллапсу, то оно не должно быть слишком медленным, слабым, а должно быть достаточным. Так вот, если бы Вселенная действительно была бы бесконечной, то ее беспредельной общей массе могло бы противодействовать только расширение с бесконечным ускорением. Т.е. галактики должны были бы убегать друг от друга со скоростью большей, чем скорость света. А этого быть не может.
Таким образом, масса Вселенной должна быть ограниченной, а значит и ее объем должен иметь пределы. И громадную общую массу Вселенной, но всё-таки конечную, должно уравновешивать расширение. Причем расчеты показывают, что это расширение должно происходить с некоторым ускорением. Что, кстати, и наблюдается астрономами в последние годы.
И всё-таки, при своем конечном объеме Вселенная может быть бесконечной в другом аспекте. Известный пример – сфера. По сфере можно двигаться бесконечно, не находя при этом ее края. Да, при этом будет совершаться движение по кругу, но при очень большом размере сферы тому, кто движется, будет казаться, что он движется всегда только прямолинейно. И он с удивлением обнаружит, что прибыл в то место, откуда начал движение. (Как мореплаватели в средние века пытались доплыть до края Земли.) Плоскость сферы – это двумерное пространство, со всех своих сторон замкнутое само на себя. И оно имеет положительную кривизну. Так и трехмерное пространство Вселенной может иметь положительную кривизну, хотя бы неуловимо малую (что на сегодня подтверждает Planck Collaboration). Тогда это пространство тоже представляет из себя сферу, но не двумерную, а трехмерную, и, двигаясь в ней все время прямолинейно, никогда не достигнешь границы, и в конце концов вернешься в туже точку. Отправившись в путешествие с Земли, и никуда не сворачивая, вновь вернешься на Землю, пусть и через сотни триллионов лет. И в какую сторону ни начать движение, результат будет тот же. Т.е., границы нет.
И в такой вот гиперсфере, поверхность которой имеет не два измерения, а три, движение самих галактик при общем расширении Вселенной может иметь совсем иной характер, а не тот, что наблюдаем мы. И воспринимаемое нами их убегание от нас и друг от друга – это только некая проекция на наш кусочек Вселенной.
И, возможно, это не изменение внутренней геометрии, как об этом говорится в вопросе, а это и есть сама геометрия Вселенной, и она такова.
Некоторые интересные подробности могут быть тут: