1929年，美国物理学家埃德温·哈勃通过观测恒星的光谱，发现大部分星系都在红移，它们在远离我们而去。而且星系越远，它离开的速度就越快。科学家由此意识到，宇宙可能不是人类之前想象的静止不动，而是在不断膨胀。这是宇宙大爆炸学说的一大佐证。
宇宙背景辐射
图片来源于NASA
那么，红移是什么？
光的波长大小决定了人眼可以看到不同的颜色。人眼可见的一部分光谱，被称为可见光。在可见光的红端之外，是波长更长的红外线、微波以及无线电波；在可见光的蓝端之外，是波长更短的紫外线、X射线以及伽马射线。
不同的恒星具有不同的光谱。现在想象一颗恒星相对于地球是静止不动的，从恒星发出固定波长的光。显然，我们接收到的和发射时的波长一样。
如果这颗恒星向我们运动而来，当它发射第二个波峰时离着我们较近，这样两个波峰之间的距离就要比静止时小，而接受到的波长就要比静止时短。反过来，如果恒星离我们越来越远，我们接收到的波长就要比静止时长。也就是说，恒星离开我们而去时，光谱向红端移动（红移）；恒星向我们运动时，光谱向蓝端移动（蓝移）。
红移和蓝移
这种现象也被称为多普勒效应，声波和电磁波也包括在内。当一辆车开着警报器向观察者驶来时，波就向高频率位移，波长越来越短；当其离远离观测者时，波就向低频率移动，波长越来越长。
自然光光谱