1929年，一位名叫埃德温·哈勃的天文学家在南加州的山顶天文台进行了一次惊人的观测。根据他的阅读和计算，他得出结论：星系离我们越远，它退向太空的速度就越快。
最终，他的工作基于先前科学家的发现，包括哈佛天文台的“人类计算机”亨丽埃塔·斯旺·莱维特，证明了宇宙物体的速度与其与地球的距离之间的关系。这一发现为宇宙正在膨胀提供了开创性的证据。
1919年，哈勃在南加州的威尔逊山天文台开始了他的研究生生涯，瓦萨学院天文学助理教授埃德·布伊说，这是该领域令人兴奋的时刻。
布伊教授说：“在加利福尼亚有一堆新委托的望远镜，人们开始真正参与到他们的努力中来，观察银河系以外的星系外的东西。”
问题是，许多观星者不相信在当地星系的“岛屿宇宙”之外存在任何东西，当时估计最大直径为30万光年。1920年天文学家哈洛·沙普利和希伯·柯蒂斯之间的大辩论凸显了这种不清晰。沙普利坚持认为，我们已知的星系足够大，可以包含所有可观测到的现象。与此同时，柯蒂斯认为在我们的银河系之外存在其他星系。
为了深入研究这个问题，哈勃将威尔逊山的100英寸望远镜对准了仙女座“星云”——这个术语后来被用来定义天空中任何无法识别的光云——希望能找到一个外星标记来精确定位他的研究。
由于哈佛大学天文台的亨丽埃塔·斯旺·莱维特（Henrietta Swan Leavitt）十年前的工作，人们知道存在这样的“标准蜡烛”，她对一种亮度变化的恒星进行了编目，这种恒星被称为造父变星。莱维特发现了造父变星的亮度与其盛衰周期之间的直接关系：一颗更亮的恒星将经历更长的周期——这种关系现在被称为莱维特定律。
其他人很快意识到，通过计算到附近造父变星的距离，并将这些数字与它们的视星等相关联，到任何这样的恒星的距离都可以通过它的发光周期来确定。
“造父变星的脉动与它们离我们有多远密切相关，”Buie说。“因为这些恒星的脉动方式和它们的距离之间有紧密的关系，你可以用它来绘制出相当遥远的进化恒星的关系。”
1923年秋天，哈勃在仙女座星云中发现了第一颗造父变星。在找到了更多这样的标准烛光，并根据它们的脉动周期确定了它们的星等后，他计算出仙女座星系距离我们近100万光年——远远超出了对我们银河系范围的最慷慨的估计。
尽管哈勃在接下来的一年里没有正式报告他的发现，但他的同行们很快就知道了他的发现，并意识到关于其他星系存在的争论已经解决了：它们在那里。据报道，在收到一封详细介绍哈勃工作的信后，沙普利对一位同事说：“这就是摧毁我的宇宙的那封信。”
几年后，哈勃把注意力集中在他的领域中另一个非常感兴趣的问题上。
大约在1912年，美国天文学家维斯托·斯利弗开始尝试计算仙女座和其他星云的“视向速度”——物体相对于观察者在空间中的速度。他的方法是检查可见光光谱中星云波长的读数，并确定波长与其组成元素的预期结果相比移动了多远。
布伊教授解释说：“考虑这个问题的最好方法是，如果你曾经听到救护车或消防车靠近，当它接近警报的音调开始上升，然后当它从你身边呼啸而过时，音调开始消失。”
“光也会发生类似的事情：如果一个光子朝你飞来，它的波长会被压缩成更小的波长，所以它会看起来更蓝。如果它远离你，那么它的波长就会被拉长，看起来就会更红。”
斯莱弗发现，这些光的波长移到了光谱的红端，这表明这些星云正在以每秒几百到1000多公里的速度远离我们。这标志着宇宙膨胀的一些最早证据，尽管天文学家和数学家在接下来的十多年里试图证明这一理论的经验证据。
正如埃德温·哈勃在《宇宙大爆炸的发现者》一书中所描述的那样，哈勃在1928年招募了威尔逊山的助手米尔顿·哈马森来记录更遥远星云的“红移”，同时他开始计算这些星团的距离。
第二年，哈勃在论文《银河系外星云的距离和径向速度之间的关系》中发表了他的研究结果。尽管他警告说还需要做更多的研究，但这篇论文还是引起了轰动，因为它宣布了“距离和速度之间的线性关系”。
哈勃的数据表明，太空中物体向外的速度等于与地球的距离乘以一个比例常数，现在被称为哈勃常数，他将其设定为每百万秒差距500公里每秒（3.09 x 1022米）。换句话说，距离地球1百万秒差距的星系将以500公里/秒的速度后退，而距离地球1000万秒差距的另一个星系将以10倍的速度前进。
两年后，哈勃和哈马森发表了一篇后续论文，《银河系外星云之间的速度-距离关系》。在对更远的星团进行了研究后，发现它们的速度接近2万公里/秒，这对夫妇证实了已经在改变磁场的结论：一个物体离得越远，它离开的速度就越快。
尽管哈勃望远镜得出的数据表明，遥远的星系正变得越来越遥远，但它拒绝为这一现象确定一个明确的原因。后来几代的观测者才证实，这一观测的背后是一个不断膨胀的宇宙。
他的一些计算也出错了。例如，目前的测量估计仙女座星系距离我们大约250万光年，而不是哈勃最初计算的100万光年。哈勃常数的确切数值在70 km/s/mpc的范围内，而不是他在1929年的论文中提出的500 km/s/mpc。
哈勃作为第一个发现速度-距离关系的人的地位也受到了质疑，比利时牧师兼数学家乔治·勒梅特（Georges Lemaitre）在1927年的一篇当时鲜为人知的论文中得出了类似的结论。
尽管如此，哈勃对这个领域的影响对那些追随他广为宣传的脚步的人来说是不朽的。
布伊教授说：“他几乎创造了天文学的一个全新分支，星系外天文学，因为现在有很多人对试图更好地理解这种宇宙膨胀是什么，它是什么样子，并更好地量化它感兴趣。”“在他之后，有人试图测量更远的物体，所有这些都有助于更好地理解宇宙的膨胀率。”
哈勃的工作使后继者们能够在想象力上取得飞跃，从而解决了一些我们最头疼的太空问题，包括宇宙的年龄。他的遗产启发了强大的哈勃太空望远镜，该望远镜于1990年进入轨道。为纪念这位开创性的天文学家而命名的望远镜提供了一些最具标志性的宇宙图像。
