Je pense que la source de confusion entre les deux concepts - la singularité du Big Bang et un univers infini - est l'idée fausse selon laquelle l'univers a commencé comme une étendue finie à l'origine. Cette idée fausse découle facilement d'analogies utilisant la logique et les nombres actuels qui n'étaient pas applicables dans l'univers primitif. Par exemple, j'ai entendu dire que peu de temps après le Big Bang, l'univers observable entier était de la taille d'un pamplemousse, mais cette explication néglige de mentionner que les pamplemousses auraient alors été beaucoup plus grands.
Le problème est que l'espace est l'endroit où nous pouvons mesurer la taille de quelque chose, mais l'espace se dilate, donc quelque chose qui est à une certaine distance actuellement était beaucoup plus proche il y a longtemps, même si aucun objet n'a bougé dans le sens normal. Par analogie pour illustrer l'effet:
Vous et moi nous tenons sur un ballon dégonflé d'une taille absurde. Vous posez un mètre, faites une marque sur le ballon à chaque extrémité et nous nous tenons chacun sur une marque et nous sommes maintenant à un mètre l'un de l'autre. Ensuite, j'allume une pompe et commence à gonfler le ballon. Au fur et à mesure que le ballon se gonfle, la surface s'étire et vous et moi semblons nous éloigner les uns des autres, même si nous ne bougeons pas (par exemple, nous éloignons les uns des autres): nous avons maintenant des ensembles d'informations contradictoires à considérer; selon les marques sur la surface du ballon, nous sommes toujours à un mètre l'un de l'autre, mais selon le mètre dans votre main (qui ne s'étend pas), la distance est plus grande que cela.
Notez que bien que j'appelle le ballon "d'une taille absurde", il aurait pu être infiniment grand et se comporter toujours de la même manière. Je le signale parce que j'ai vu dans les commentaires sur d'autres réponses que vous ne voyez pas comment l'espace pourrait être à la fois infini et en expansion - que s'il s'étend, alors il doit avoir été auparavant fini. C'est faux: en fait, parce que l'infini est la qualité de l'infini, quelque chose qui est infiniment grand peut toujours devenir plus grand, car par définition, il n'y a pas de limite supérieure sur sa taille.
Notez également que si vous enregistrez l'analogie précédente à l'envers, il semblerait que l'espace se rétrécisse de telle sorte qu'une distance de plusieurs mètres entre nous se réduit au fil du temps à un mètre. Si vous continuez à rétrécir l'univers de cette manière, il devient finalement le cas où il y a zérodistance entre nous. Et si vous appliquez cela à un scénario où il y a des gens répartis à l'infini à travers le ballon, tous se rapprochent lorsque le ballon se dégonfle, jusqu'à ce qu'il n'y ait aucune distance entre deux personnes ... en théorie, au moins, car réel les êtres humains ont une taille. L'énergie et l'espace n'ont pas de taille, cependant, au point du Big Bang, l'espace était toujours infini (puisqu'un espace infini / illimité ne peut pas rétrécir pour devenir fini / borné) mais la distance entre deux points dans l'espace était nulle .
Donc, si vous pouviez remonter dans le temps jusqu'au Big Bang, vous verriez un océan infini d'énergie, car toute l'énergie était «épaule contre épaule» (infiniment dense) mais elle se dilate rapidement (et donc se refroidit) au point que des particules de base peuvent se former, puis de la matière et des molécules. Bien sûr, puisque votre taille dépendrait de la métrique de l'espace, il ne ressemblerait pas nécessairement à l'espace en expansion, mais simplement à l'énergie et à la matière qui se refroidissaient. En fait, nous voyons toujours cela comme un effet de l'expansion spatiale dans le décalage vers le rouge de la lumière provenant de sources éloignées: la lumière "refroidit" ou perd de l'énergie en cours de route parce qu'elle est étirée lors de son voyage dans l'espace.