Penso che la fonte di confusione tra i due concetti - la singolarità del Big Bang e un universo infinito - sia l'idea sbagliata che l'universo sia iniziato come una distesa finita in origine. Questo malinteso deriva facilmente dalle analogie che usano la logica e i numeri attuali che non erano applicabili nell'universo primordiale. Ad esempio, ho sentito dire che poco dopo il Big Bang, l'intero universo osservabile aveva le dimensioni di un pompelmo, ma questa spiegazione trascura di menzionare che i pompelmi sarebbero stati molto più grandi di allora.
Il problema è che lo spazio è dove possiamo misurare quanto è grande qualcosa, ma lo spazio si espande, quindi qualcosa che è ad una certa distanza attualmente era molto più vicino molto tempo fa, anche se nessuno degli oggetti si è mosso in senso normale. Come analogia per aiutare a illustrare l'effetto:
Io e te siamo su un pallone sgonfio assurdamente grande. Metti giù un metro, fai un segno sul palloncino ad ogni estremità e ognuno di noi si trova su un segno e ora siamo a un metro di distanza. Quindi accendo una pompa e inizio a gonfiare il palloncino. Mentre il palloncino si gonfia, la superficie si allunga e io e te sembriamo allontanarci gli uni dagli altri, anche se non ci stiamo "muovendo" (ad esempio allontanandoci gli uni dagli altri): ora abbiamo una serie di informazioni contrastanti da considerare; in base ai segni sulla superficie del palloncino siamo ancora a un metro di distanza, ma in base allo stick del metro in mano (che non si espande) la distanza è maggiore.
Si noti che mentre ho chiamato il palloncino "assurdamente grande", avrebbe potuto essere infinitamente grande e comportarsi allo stesso modo. Lo sottolineo perché ho visto nei commenti su altre risposte che non vedi come lo spazio potrebbe essere sia infinito che in espansione - che se si sta espandendo, allora deve essere stato in precedenza finito. Ciò non è corretto: infatti, poiché l'infinito è la qualità della sconfinatezza, qualcosa di infinitamente grande può sempre ingrandirsi, perché per definizione non c'è limite superiore per la sua dimensione.
Si noti inoltre che se si registrasse la precedente analogia al contrario, sembrerebbe che lo spazio si stesse restringendo in modo tale che una distanza di diversi metri tra di noi si ridusse nel tempo a un metro. Se continui a ridurre l'universo in questo modo, alla fine diventa il caso che ci sia zerodistanza tra noi. E se lo applichi a uno scenario in cui ci sono persone distribuite all'infinito attraverso il palloncino, tutte si avvicinerebbero mentre il palloncino si sgonfiava, fino a quando non ci fosse una distanza zero tra due persone ... in teoria, almeno, dal momento che reale gli esseri umani hanno dimensioni. Energia e spazio non hanno dimensioni, tuttavia, quindi nel punto del Big Bang, lo spazio era ancora infinito (poiché uno spazio infinito / illimitato non può ridursi per diventare finito / limitato) ma la distanza tra due punti qualsiasi nello spazio era zero .
Quindi, se potessi tornare indietro nel tempo al Big Bang, vedresti un infinito oceano di energia, poiché tutta l'energia era "spalla a spalla" (infinitamente densa) ma si espande rapidamente (e quindi si raffredda) al punto che possono formarsi particelle di base, poi materia e molecole. Naturalmente poiché le tue dimensioni dipenderebbero dalla metrica dello spazio, non sembrerebbe necessariamente che lo spazio si stesse espandendo, ma semplicemente come l'energia e la materia si stavano raffreddando. In effetti, vediamo ancora questo come un effetto dell'espansione spaziale nello spostamento verso il rosso della luce da fonti lontane: la luce "si raffredda" o perde energia lungo il cammino perché è allungata nel suo viaggio attraverso lo spazio.