从上面几个表中可以看到，那些距离如此遥远的天体系统，都在以多么巨大的速度朝四面八方退离我们而去啊！这简直就像整个宇宙都在疯狂地膨胀一般。
确实，早在1930年，英国天文学家爱丁顿（Arthur Stanley Eddington，1882—1944）就将哈勃定律解释为宇宙的膨胀效应。哈勃定律的确立是20世纪天文学极重大的成就，它表明宇宙在整体上静止的观念已经过时，取而代之的是一幅空前宏伟的膨胀图景。紧接着的任务便是更准确地测定宇宙膨胀的速率，以及膨胀速率本身如何随时间而变化。
如今，多数天文学家对这种情况的解释是：目前我们所能观测到的整个宇宙（它的尺度超过10 000 000 000光年），正处在一种宏伟的膨胀之中。这有点像一个表面上粘了许许多多面粉颗粒的气球，气球膨胀时它表面上的任何一颗粉粒都会看见，其他的颗粒都在远离自己，而且离得越远的粉粒退行的速度也越大。不管气球表面上的哪一颗面粉粒，看到的情景都是一样的。如果将每个星系都当作气球上的面粉微粒，那么星系普遍地彼此退行互相远离的图景也许就比较容易想象了（图66）。
图66 目前观测到的宇宙仿佛处在一种宏伟的膨胀之中。（甲）沾满了粉粒的气球在膨胀，（乙）所有的星系都在彼此分开，（丙）从银河系看其他星系都在彼此四散远离，（丁）从另一个星系A处看，仍然是其他星系都在彼此四散远离
可是，如果我们目前观测到的宇宙果真正在膨胀的话，那么这种超级膨胀又是从什么时候开始的呢？造成这种膨胀的原因何在呢？专门研究这些问题的一门学科，叫作“宇宙学”，也叫“宇宙论”。它的依据是丰富多彩而层出不穷的天文观测事实，它的工具是一些深奥的物理理论和复杂的数学方程，同时它又是兴味盎然的。
对于这些问题，不同的人有不同的回答。例如，我们不妨想象，既然星系都在彼此四散分离，那么回溯过去，它们必然就比较靠近。如果回溯得极为古远，那么所有的星系就会紧紧地挤在一起。人们自然会想：宇宙也许正是从那时开始膨胀而来，也许那就是我们这个宇宙的开端吧？
首先这样描绘宇宙开端的是比利时天文学家勒梅特（Georges Henri Joseph Édouard Lemaître，1894—1966）。此人的职业生涯很特别，1914年第一次世界大战爆发时他是一名土木工程师，在军队服役时是炮兵军官，后来又于1922年被委任为神父。1927年勒梅特在美国麻省理工学院获得博士学位，然后回比利时长期担任卢万大学天体物理学教授。他去世时，是罗马教皇科学院院长。勒梅特于1932年提出，现在观测到的宇宙是由一个密度极大、体积极小、温度极高的“原初原子”膨胀而来的。包含了宇宙中全部物质的那个原初原子常被谑称为“宇宙蛋”。它很不稳定，在一场无与伦比的爆炸中炸成无数碎片。这些碎片后来形成无数的星系，至今仍在继续向四面八方飞散开去。
故事讲到这里，接下来就轮到比勒梅特年轻10岁的美国俄裔物理学家伽莫夫（George Gamow，1904—1968，图67）登场了。伽莫夫出生于俄国，13岁生日那天父亲送给他一架小望远镜，使他对天文学发生了兴趣。1934年他到美国定居后，曾长期在乔治·华盛顿大学执教。1948年，伽莫夫和他的合作者继承并发展了勒梅特的想法，从理论上计算了宇宙早期那次爆炸的温度，计算了应该有多少能量转化成各种基本粒子，进而又怎样变成了各种原子等等。他们的这一理论，就是著名的“大爆炸宇宙论”。几十年来，大爆炸宇宙论因为成功地解释了众多的天文观测事实，而成为当代最有影响的宇宙学理论。
图67 大爆炸宇宙论的主要奠基者、美国俄裔物理学家伽莫夫的一幅肖像照
例如，大爆炸宇宙论推断，宇宙早期温度极高的热辐射在经历了多少亿年的冷却之后，如今应该已经降低到了区区几开（相当于约-270℃），应该可以用射电望远镜在微波波段探测到它的遗迹。1964年，美国贝尔电话实验室的两位无线电工程师彭齐亚斯（Arno Allan Penzias，1933— ）和威尔逊（Robert Woodrow Wilson，1936— ）研制了一台新的天线，目的是查明干扰通信的天空噪声来源。这台天线自身的噪声很低，方向性又很强，因而很适合用于射电天文学观测。彭齐亚斯和威尔逊在波长7.35厘米的微波波段进行测量，结果发现在扣除所有已知的噪声来源（例如地球大气、地面辐射、仪器本身的因素等）之后，总还是存在着某种来源不明的残余微波噪声。这种微波噪声不随昼夜和季节而变化，而且在天空的各个方向上强度都相同。最后，彭齐亚斯和威尔逊终于确定：这种来历不明的“多余噪声”，正是大爆炸宇宙论预言应该存在的宇宙微波背景辐射。宇宙微波背景辐射的发现，使大爆炸宇宙论得到了普遍公认，彭齐亚斯和威尔逊也因此而荣获1978年的诺贝尔物理学奖。
宇宙大爆炸究竟发生于何时？目前的最佳估值是138亿年前。宇宙学家们曾经很自然地认为，既然大爆炸的原初推动力已经消失，那么宇宙膨胀的速率就应该逐渐放慢。但出乎人们意料的是，目前宇宙实际上竟然在加速膨胀！发现宇宙加速膨胀的最初线索来自超新星。前文已经谈到，超新星有Ⅰ型和Ⅱ型两大类。根据光谱特征的不同，Ⅰ型超新星又可细分为几个子型。对于测定距离而言特别重要的是：所有Ia型超新星的光度都近乎相同，它仿佛是一种超级的标准烛光，只要将一颗Ia型超新星的视亮度与其光度做一比较，就很容易推算出它的距离。1998年，美国的两个研究小组各自独立地搜索遥远星系中的Ia型超新星，发现它们要比人们原先认为的更加遥远，这正好表明如今宇宙的膨胀比早先更快了。究竟是什么力量促使所有的星系彼此加速远离？这种与引力相对抗的力量究竟是什么？科学家们目前虽然对此一无所知，但还是先给它起了个名字，即“暗能量”。
上述两个研究小组之一，由美国物理学家索尔·珀尔马特（Saul Perlmutter，1959— ）领导，另一个小组以澳大利亚天文学家布赖恩·施密特（Brian Schmidt，1967— ）和美国天文学家亚当·盖伊·里斯（Adam Guy Riess，1969— ）为主。在他们发现宇宙加速膨胀之后，其他天文学家也另辟途径证实了这一发现。迄今为止，人们对暗能量的本质依然所知极微。揭晓暗能量之谜，是21世纪天文学和物理学的一件头等大事。珀尔马特、施密特和里斯因为发现宇宙正在加速膨胀，从而共同荣获了2011年的诺贝尔物理学奖。
大爆炸理论也还有一些尚待解决的问题，这里就不进一步展开了。至于伽莫夫其人，倒应该再补充几句：他不仅是大爆炸宇宙论的主要奠基人，而且在一个完全不同的领域——生物化学中，又于1954年提出，核酸对于酶的形成起着某种“遗传密码”的作用，并率先提出此种“遗传密码”由核苷酸三联体组成。虽然后来查明他的理论细节有误，但他首创的这种观念总体上仍是正确的。与此同时，除了第一流的科研工作外，伽莫夫还是一位独具魅力的科普大家。他那些脍炙人口的科普作品，被译成了世界上的多种文字，包括中文版的《物理世界奇遇记》《从一到无穷大》等。
好吧，本书介绍测量天体距离的种种方法，至此大体上就告一段落了。
(1) 当天体的视向速度非常大（例如，大到几万千米每秒，甚至大到接近于光速）的时候，必须改用以下这个较为复杂的公式：
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