人類從來沒有停止過關於宇宙的思考。我國古代人民相信“天圓地方”，即大地像一個巨大的四方形的棋盤一樣，天像一個大大的半球形的蓋子，改在大地上方；亞里士多德從月食等現象推斷地球是一個球體，並且根據從埃及和希臘觀察的北極星的不同位置，計算出了地球的直徑，雖然跟今天的結果相比並不準確；托勒密繼承亞里士多德的地心說，製作了一個精緻完整的宇宙學模型；哥白尼首次提出日心說，即地球和其他行星是圍繞太陽轉動的，隨後開普勒和伽利略根據觀測公開支持日心說；牛頓利用自己發現的萬有引力定律和物體的運動定律，計算出行星的軌道其實是橢圓。
現如今最流行的宇宙觀點認為，宇宙誕生於大爆炸。這一觀點的起因於天文學家哈勃在1929年的一個里程碑式的觀測：不管你往哪個方向觀測，遠處的星系都正在急速地飛離我們而去。那麼科學家是如何通過觀測得出這一結論的呢？
多普勒效應
在中學物理中，我們學習過多普勒效應。舉例子來說，如果你站在鐵路旁邊，一輛鳴笛的火車向你駛來的時候，你聽到的火車鳴笛聲的頻率比真正的火車鳴笛聲的頻率要高一些，聽起來更加地尖銳；而當這列火車從你身邊駛過，背向你行駛的時候，你聽到的火車鳴笛聲的頻率就要比真正的火車鳴笛聲的頻率要低一些，聽起來更加低沉。注意，這裡說的鳴笛聲的頻率不是說的聲音的大小，說的是聲音的“音調”。有不少人容易把火車鳴笛聲漸漸變大之後變小的過程跟多普勒效應相混淆。多普勒效應說的就是當波源與觀察者發生相對運動的時候，觀察者觀察到的波的頻率會跟實際的波的頻率發生偏差。
紅移－光的多普勒效應
光的傳遞也具有波動性。所以當光源與觀察者發生相對運動的時候，也會發生光的多普勒效應。如果光源遠離觀察者而去，傳遞過來的光的頻率就會降低，也就是光的波長會變長（速度一定，頻率與波長成反比）。而可見光的波長從低到高排列起來的話，波長長的一端是紅光，波長短的一端是紫光。
所以波長變長的話，觀察者觀察到的光源的光就會向紅光的一段靠攏，更“發紅”一些，所以叫做紅移。反過來，如果光源跟觀察者相向運動的話，光看起來會更“發紫”一些，叫做藍移。
那問題又來了，我們如何能夠確定所觀察到的光發生了紅移呢？畢竟我們也不知道傳遞過來的光原本的波長應該是多少。這就涉及到了原子的光譜。特定元素的原子的電子，在發生能量躍遷的時候，會吸收或者釋放特定頻率的光的能量，這樣在光譜上的特定位置，就形成了暗紋或者亮紋。比如氫原子的光譜如下：
注意圖中特定位置的幾條亮線或者暗線，他們的相對位置就對應了氫元素。所以我們可以通過觀察恆星的光的光譜，從中找出特定元素特徵的光譜線組合，來推測該恆星上有哪些元素。利用這一現象，我們就可以確定光的紅移量了。如果我們發現特定元素的譜線出現在了光譜上面，但是每條線所在的波長位置發生了偏移，我們就可以測量光波長的偏移量了。如圖所示：
由此引發的結論
根據哈勃的觀測，所有方向上的星球，都有紅移現象發生，都在離我們遠去。並且，遠離我們的速度跟相距我們地球的距離成正比，也就是說距離越遠的星球，遠離我們的速度越快，也就是說宇宙是在膨脹的過程中的，並且距離和速度的比值是一個常數。這個常數叫做哈勃常數，很不得了，為什麼呢？因為既然不同星球跟地球的距離和遠離地球的速度的比值是一個常數，那麼如果我們按下倒放按鈕，讓時間倒著走，所有的星球都將幾種在一點，這就直接引出了宇宙大爆炸理論。
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