宇宙膨胀的发现
美国天文学家维斯托·斯里弗是第一个观察螺旋状星云快速移动现象的人，甚至在哈勃发现它们的星系本质之前。二十世纪初期，斯里弗在罗威尔天文台（位于美国亚利桑那州）工作。他利用当时新兴的技术光谱学来测量这些星云的旋转速度。光谱学使天体发出的光得以显示光谱，即把光分解为一组波长不同的辐射。例如，玻璃棱镜可以分解太阳的白光，让人观察到它的多色光谱。每个颜色对应其中一个确切的波长；蓝色对应最短的波长，红色对应最长的。彩虹就是由大量扮演了棱镜角色的小雨滴创造出来的。
我们习惯于谈论波长，但须知光是可以传播的波。我们因此也可以谈论光的辐射周期，它等于波长乘以一个常数。
然而我们前面说过当光源相对于观察者移动时，观察到的周期（或波长）与发射周期并不相同。差别通常比较微弱，通过光谱偏移（记为z）来计算。如果z为正数，则接收周期（或波长）高于发射周期，我们则称之为“红移”（英文redshift），因为红色对应较长的波长。相反，如果z为负数，则为“蓝移”（blueshift），因为蓝色对应较短的波长。当辐射处于肉眼不可见的范围内时（例如无线电波或紫外线辐射）习惯上我们仍保留这一命名。
图11：光谱偏移（多普勒—菲佐效应）
光源光谱偏移的测量因此可以提供光源相对于观察者的运动速度（至少是观察者视线方向上的径向速度）；当光源远离时它为正数，靠近时为负数。这是我们所说的多普勒—菲佐效应（effet Doppler-Fizeau，参见图11）。这一效应与我们日常遇到的多普勒声学效应是同类型的。例如，我们觉得当救护车靠近时它的笛声更尖——因为接收到的声波波长比发出的声波波长更短，而当它远离时则更低沉。
让我们回到斯里弗这里，他尝试利用多普勒-菲佐效应来测量螺旋状星云的旋转速度。他观察了星云的不同区域，它们被假定为因旋转而有不同的速度。测量让他得出了一个完全意料之外的结论：几乎所有的星云都存在光谱红移，所以似乎都在远离我们，且速度非常之快：每秒几百千米！这一结论在1914年介绍给了天文学家们，既让人吃惊也令人欣赏（但爱因斯坦却是在很久以后才了解到这些）。
斯里弗从自己的观察中得出了两个革命性的结论。一方面，运动如此快速的星云肯定不会停留在我们的星系内部。他于是得出了哈勃在十年后才确认的事实，指出它们是其他螺旋状星系。另一方面，所观察到的高速及与远离相关的宇宙现象让他了解到一个整体运动的存在，即他所说的膨胀，即便当时仍没有理论框架可以解释这一现象。
在这个令人惊讶的发现之后几年间，天文学家们不断累积红移测量，而得到的数值也越来越高。很明显，一个宏大的宇宙现象正在上演。1922年，英国物理学家爱丁顿将之称为“宇宙学中最神秘的问题之一”。至于哈勃，他在1929年又打出了重量级的一拳。根据他自己对星系的速度和距离的测量，他提出了一个著名的经验定律，后来以他的名字命名（即便勒梅特比他早两年发现！）：星系的远离速度与它的距离成比例（即v=H0D），其系数为常数H0，这一系数今天被称为哈勃常数。
但如何理解星系的这一普遍的逃离呢？1920年代末出现的宇宙模型主要是两种，爱因斯坦的模型，以及由另外一个由荷兰天文学家威廉·德西特提出的模型。但两者中没有任何一种可以解释红移问题：爱因斯坦的模型是静态的，而德西特的模型仅适用于不包含任何物质的宇宙，所以是不现实的。所有人都承认广义相对论提供了一个非常恰当的理论框架，但还没有谁找到爱因斯坦方程式的解，可以理解斯里弗的观察和哈勃定律。一个宏大的宇宙现象鲜明地展现出来，但是它的性质却仍然神秘……
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