1929年美國天文學家哈勃根據“所有星雲都在彼此互相遠離，而且離得越遠，離去的速度越快”這樣一個天文觀測結果，得出結論認為，整個宇宙在不斷膨脹，星係彼此之間的分離運動也是膨脹的一部份，而不是由於任何斥力的作用。
為什麼說星係之間會越來越遠呢？直接的證據就是光譜的紅移。光也是一種波，同聲波一樣，也具有多普勒效應。天體朝向地球運動，它發出的光的波長變短；背離地球運動，光的波長變長。不同的波長對應不同的顏色。光的波長變長，顏色向紅色一端偏移；波長變短，顏色向藍色一端偏移。前者被稱為“紅移”現象，後者被稱為“藍移”現象。
在實際觀測中，星係的光譜上夾雜有好些暗線，稱為吸收譜線，它們是天體所含有的各種元素吸收了對應位置的色光所留下的空缺。一般來說，每種元素都有各自的特征譜線，天文學家把觀測得到的某個天體的光譜與標準光譜進行對比，不難發現某種元素的吸收譜線與其本來應該在的標準位置的偏移，從而根據多普勒效應推斷出該天體的運動速度。哈勃測量的結果發現，遠處星係的吸收譜線普遍向紅端偏移，而且越遠的星係紅移量越大，也就是說遠離地球的速度就越大。
此外，美國天文學家還首次直接觀測到了一顆“造父變星”的直徑變化，從而更精確地測量各星係與地球的距離，推算宇宙的膨脹率。“造父變星”是亮度會發生周期性變化的一類恒星，北極星就是其中之一。據認為，這類恒星會像做“深呼吸”一樣不斷膨脹與收縮，產生光變。觀測發現，“造父變星”的光變周期與其真實亮度即絕對光度有關，因此從地球上觀測到的亮度同它們與地球的距離相關。如果得知一顆“造父變星”與地球間的確切距離，利用其他“造父變星”的絕對光度數據，就可以推算出這些變星的距離，從而確定它們所在的星係與地球的距離。而星係距離正是計算宇宙膨脹率的基礎。
美國加州工學院帕洛瑪天文台的科學家在最新出版的《自然》雜誌上發表報告說，他們采用“光學幹涉測量”技術，使兩台小型望遠鏡發揮一台大型望遠鏡的效果，直接觀察到了“雙子座澤塔”造父變星的膨脹與收縮。“雙子座澤塔”是迄今發現的最亮的造父變星之一，離地球約1000光年。利用它的尺寸變化與亮度數據，就能直接計算它與地球的確切距離。
2011年諾貝爾物理學獎的研究成果就是宇宙膨脹理論，從而表明宇宙正在膨脹！
知識點
紅移現象
複色的光通過棱鏡等分光儀後，能分解出許多單色的光。這些單色光按照波長的大小順次排成的光帶，叫做“光譜”。日光的光譜是紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七色，紅色光的波長最長，紫色光的波長最短。如果一個天體的光譜出現向紅波端位移，天文學上就稱之為“紅移”。
通常認為一顆恒星發出的光線的光譜向紅光光譜方向移動，證明它正遠離我們而去。由於這一現象最早是由美國天文學家哈勃發現的，人們便將這一普遍規律稱為“哈勃定律”。
20世紀60年代，天文學家發現一種新型的天體，它在照相底片上具有類似恒星的像，但它的光譜顯示，它不是恒星也不是星雲，而且還會發射出很強的無線電波。後來，天文學家把這類天體叫做“類星體”。它的顯著特點是，正在以飛快的速度遠離我們而去，因此具有很大的紅移。
這類天體距離我們都很遠，大約在幾十億光年以外，甚至更遠。盡管距離遠，可看上去它的光學亮度卻不弱，比正常星係亮1000倍，可謂宇宙間最明亮的天體。天文學家認為，類星體是一種難解的天體，它具有許多奇特的現象，如紅移之謎，超光速的移動，如果能解決關於它的所有問題，我們在天文學上的認識將向前跨越一大步。
延伸閱讀
寒冷的宇宙空間
在很久很久以前，宇宙的溫度大概有10000億攝氏度以上，可是，現在宇宙空間的溫度已經低到-270℃。攝氏零度的水會結成冰，-270℃可真算是冷極了。
為什麼宇宙空間這麼寒冷呢？因為宇宙現在正在膨脹。由於氣體有一種性質，它在膨脹的時候，隻要不給它加熱，它的溫度一定降低。這樣一來，宇宙空間的溫度就越來越低了。但是，這個溫度是星係與星係之間的空間溫度，不是說宇宙中什麼地方都是這樣。在有些地方，比如在太陽上，在恒星上，溫度都是很高的，有幾千攝氏度，甚至幾萬攝氏度。
可是我們知道宇宙實在是太大了，而且它還在不斷變大，雖然有那麼多發光發熱的天體，可宇宙空間顯得還是太空了。盡管有那麼多恒星在發光發熱，卻不能抵擋住宇宙之間的黑暗和寒冷，哪怕是把那裏的溫度升高1℃都辦不到。現在宇宙還在膨脹，將來宇宙也許會收縮。到那時，宇宙的溫度就會上升了。