士多德和托勒密
观念肯定是相当遥远
，那时
们认为地球是宇宙中心！
图3.1
恒星离开们是如此之远，以致使们只能看到极小光点，而看不到它们大小和形状。这样怎
能区分不同恒星种类呢？对于绝大多数恒星，只有
个特征可供观测——光颜色。牛顿发现，如果太阳光通过个称为棱镜三角形状玻璃块，就会被分解成像彩虹样分颜色（它光谱）。将个望远镜聚焦在个单独恒星或星系上，人们就可类似地观察到从这恒星或星系来光谱线。不同恒星具有不同光谱，但是不同颜色相对亮度总是刚好和个红热物体发出光谱完全致。（实际上，从个不透明灼热物体发出光，有个只依赖于它温度特征光谱——热谱。这意味着可以从恒星光谱得知它温度。）并且，们发现，某些非常特定颜色在恒星光谱里找不到，这些失去谱线可以因不同恒星而异。既然们知道，每化学元素都有非常独特吸收光谱线族，将它们和恒星光谱中失去谱线相比较，们就可以准确地确定恒星大气中存在什元素。
在20年代天文学家开始观察其他星系中恒星光谱时，他们发现最奇异现象：它们和们银河系样具有吸收特征线族，只是所有这些线族都向光谱红端移动同样相对量。为理解这个含意，们必须先理解多普勒效应。们已经知道，可见光即是电磁场起伏或波动。光波长（或者相邻波峰之间距离）极其微小，约为0.0000004至0.0000008米。
光不同波长正是人眼看到不同颜色，最长波长出现在光谱红端，而最短波长在光谱蓝端。想像在离开们个固定距离处有光源——例如恒星——以固定波长发出光波。显然们接收到波长和发射时波长样（星系引力场没有强到足以对它产生明显效应）。现在假定这恒星光源开始向们运动。当光源发出第二个波峰时，它离开们更近些，这样两个波峰之间距离比恒星静止时更小。这意味着，们接收到波波长比恒星静止时更短。相应地，如果光源离开们运动，们接收波波长将更长。这意味着，当恒星离开们而去时，它们光谱向红端移动（红移）；而当恒星趋近们而来时，光谱则蓝移。这个称之为多普勒效应频率和速度关系是们日常所熟悉，例如们听路上来往小汽车声音：当它开过来时，它发动机音调变高（对应于声波高频率）；当它通过们身边而离开时，它音调变低。光波或无线电波行为与之类似。警察就是利用多普勒效应原理，以无线电波脉冲从车上反射回来频率来测量车速。
在哈勃证明其他星系存在之后几年里，他花时间为它们距离以及观察到光谱分类。那时候大部份人相信，这些星系运动相当紊乱，所以预料会发现和红移光谱样多蓝移光谱。但是，十分令人惊异是，他发现大部份星系是红移——几乎所有都远离们而去！更惊异是1929年哈勃发表结果：甚至星系红移大小也不是杂乱无章，而是
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