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弗里德曼和勒梅特都是数学家，尽管后者了解很多天文学知识，但直到1929年爱德温·哈勃发表他的重要结果时，宇宙学才真正开始成为观测的科学。
哈勃通过计算一些天体（现在我们知道是星系）的距离，并利用它们运动的信息向世界展示了宇宙正在膨胀。
哈勃发现一个星系的退行速度和它到我们的距离成正比（也就是说，如果星系A到我们的距离是星系B的两倍，那么它远离我们的速度也是B的两倍）。
这正是勒梅特根据爱因斯坦的理论给出的预言，现在这个观测结果毫无疑问地证明了宇宙确实是在膨胀。
于是，爱因斯坦放弃了他的静态宇宙观点，并把宇宙学常数描述成他一生中“最大的错误”
。
宇宙膨胀可能听起来和我们一般了解的引力效应大相径庭，但其实是一样的：宇宙大尺度的膨胀和引力有着密切联系。
实际上人们可以把弗里德曼、勒梅特和哈勃发现的宇宙膨胀理解为相邻的星系在它们之间的引力制约下相互远离。
我们可以考虑一个相同但是更加容易理解的例子：把一个网球扔上天。
一般来说这个网球会上升到一个最大高度，然后落下来。
在网球上升的过程中，它同样受到引力作用。
利用引力方程我们可以计算它如何运动，比如在未来的某任意时刻它的速度，等等。
两个邻近星系的情况和这非常相似。
星系也许在相互远离，但它们移动的速度，以及它们是否会重新落到一起，都取决于它们之间的引力。
我们无非是在利用爱因斯坦的理论描绘一个所有物体都在相互远离的宇宙图景。
网球类比中有一个很明显的问题：如果星系像网球从地面扔上去一样相互远离，那么这些星系会不会最终停止远离，并开始朝着彼此回落呢？换句话说，宇宙会不会最终停止膨胀并开始坍缩？这是一个绝妙的问题，它的答案同样可以从网球的情况中得出。
如果我们不是把网球扔上去，而是放进一个超高能大炮里，高速发射出去，那么有可能它就永远不会落下来了。
科学家们把产生这种情况的速度叫做逃逸速度（escapevelocity），人们很容易就能计算出它的值。
当网球的发射速度大于逃逸速度时，它就永远不会落回地球上；反之，它最终还是会落下来。
星系的情况和这个非常相似。
如果它们相互远离的速度足够快，它们就将永远渐行渐远，宇宙就会永远地膨胀；如果相互远离的速度太慢，它们会渐渐停止远离，开始越来越靠近，并最终撞在一起。
星系之间相互退行的速度被称为哈勃速度[1]（Hubblerate），星系永远远离彼此需要的最小速度被称为临界（critical）速度。
理论并没有告诉我们宇宙膨胀的速度比临界速度快还是慢。
为了解决这个问题，我们需要用望远镜观测太空。
在观测宇宙膨胀效应的时候，我们也拥有了另一种考察引力作用结果的方式。
实际上，我们现在可以提出和回答一些引力相关的问题，这些问题很难在太阳系内的实验中找到答案。
比如说，引力作用的强度一直以来都是一致的吗？光自身会不会也有引力场，就像爱因斯坦的理论预言的那样？物体密度非常大的时候引力是什么情况？通过研究宇宙我们就能回答这些问题，因为这样的研究涉及非常大的尺度、因为宇宙正在膨胀、因为光的传播速度是有限的。
现在让我们来讨论这些问题。
日常生活中，大部分情况下我们认为自己会在某件事发生的同时看到它。
然而这并不是真的，因为光速有一个上限（大约30万千米每秒），所以光从某个东西上面发射或反射到我们的眼睛需要一定的时间。
光速非常快，所以我们日常生活中并不会在意这一延迟。
但如果一个天体距离非常遥远，延迟就会变得非常明显。
比如太阳突然爆炸了，我们需要经过8分多钟才能知道，因为这是光从太阳发射并传播到我们眼里需要的时间（而且没有任何东西比光跑得更快）。
还可以这样设想，我们现在看到的太阳实际上是8分多钟以前的太阳。
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