Основных доказательств расширения три.
1. Красное смещение галактик (закон Хаббла, 1929)
Эдвин Хаббл измерил спектры далеких галактик и обнаружил что линии поглощения водорода, гелия и других элементов смещены в красную (длинноволновую) область. Причем чем дальше галактика, тем сильнее смещение.
Это объясняется эффектом Доплера - когда источник света удаляется от наблюдателя, длина волны увеличивается (краснеет). Скорость удаления пропорциональна расстоянию: v = H × d (где H - постоянная Хаббла, около 70 км/с на мегапарсек).
2. Реликтовое излучение (CMB)
В 1965 году Пензиас и Вильсон случайно обнаружили микроволновое фоновое излучение с температурой 2.7 К, приходящее равномерно со всех сторон неба. Это "эхо" Большого взрыва, остывшее за 13.8 миллиардов лет.
Если Вселенная расширяется, то в прошлом она была горячее и плотнее. Расчеты показывают что через 380000 лет после Большого взрыва температура упала до 3000 К и излучение отделилось от вещества. Мы наблюдаем это излучение сейчас, остывшее в 1000 раз из за расширения пространства.
3. Распространенность легких элементов
Теория Большого взрыва предсказывает что в первые 3 минуты после взрыва образовались водород (75%), гелий (25%) и следы лития. Наблюдения подтверждают эти пропорции с точностью до долей процента.
Ответ на второй вопрос:
Вселенная не расширяется "во что то". Расширяется само пространство. Галактики не разлетаются в статичном пространстве, а остаются на месте, пока пространство между ними растягивается.
Аналогия: представь муравьев на поверхности надувающегося шарика. Муравьи неподвижны относительно поверхности, но расстояния между ними растут. Поверхность шарика - это двумерная аналогия нашего трехмерного пространства. Шарик не расширяется "в комнату", расширяется сама поверхность.
Огромное спасибо за развернутый ответ! С аналогией про шарик стало понятнее