Зоряне небо над головою довгий час було для людини символом вічності і незмінності. Лише в Новий час люди усвідомили, що "нерухомі" зірки насправді рухаються, причому з величезними швидкостями. У XX ст. людство звикли до ще більш дивним фактом: відстані між зоряними системами - галактиками, не пов'язаними один з одним силами тяжіння, постійно збільшуються. І справа тут не в природі галактик сам Всесвіт безперервно розширюється! Природознавства довелося розлучитися з одним зі своїх основних принципів: всі речі змінюються в цьому світі, але світ в цілому завжди однаковий. Це можна вважати найважливішим науковим подією XX ст.
Усе почалося, коли Альберт Ейнштейн створив загальну теорію відносності. У її рівняннях описані фундаментальні властивості матерії, простору і часу. ( "Відносний" по-латині звучить як relativus - релятівус -, тому теорії, засновані на теорії відносності Ейнштейна, називаються релятивістськими).
Застосувавши свою теорію до Всесвіту як цілої системи, Ейнштейн виявив, що такого рішення, якому відповідала б не змінюється з часом Всесвіт не виходить. Цей результат не задовольнив великого вченого. Щоб домогтися стаціонарного вирішення своїх рівнянь, Ейнштейн ввів у них додаткове доданок - так званий ламбда-член. Проте до цих пір ніхто не зміг знайти будь-якого фізичного обгрунтування цього додаткового члена.
На початку 20-х рр.. радянський математик Олександр Олександрович Фрідман вирішив для Всесвіту рівняння загальної теорії відносності, не накладаючи умови стаціонарності. Він довів, що можуть існувати два рішення для Всесвіту: розширюється світ і стискаються світ. Отримані Фрідманом рівняння використовують для опису еволюції Всесвіту і в даний час.
Всі ці теоретичні міркування ніяк не зв'язувалися вченими з реальним світом, поки в 1929 р. американський астроном Едвін Хаббл не підтвердив розширення видимої частини Всесвіту. Він використовував при цьому ефект Доплера. Лінії в спектрі рухомого джерела зміщуються на величину, пропорційну швидкості його наближення або видалення, тому швидкість галактики завжди можна вирахувати по зміні положення її спектральних ліній.
Ще в другому десятилітті XX в. американський астроном Весто Слайфером, дослідивши спектри декількох галактик, зауважив, що у більшості з них спектральні лінії зміщені в червону сторону. Це означало, що вони віддаляються від нашої Галактики зі швидкостями в сотні кілометрів на секунду.
Хаббл визначив відстані до невеликого числа галактик і їх швидкості. З його спостережень виходило, що чим далі перебуває галактика, тим з більшою швидкістю вона від нас віддаляється. Закон, за яким швидкість видалення пропорційна відстані, отримав назву закону Хаббла.
Чи означає це, що наша Галактика є центром, від якого і йде розширення? З точки зору астрономів, таке неможливо. Спостерігач в будь-якій точці Всесвіту повинен побачити ту ж картину: всі галактики мали б червоні зміщення, пропорційні відстані до них. Саме простір як би роздувається. Якщо на повітряній кульці намалювати галактики і почати надувати його, то відстані між ними будуть зростати, причому тим швидше, чим далі вони розташовані один від одного.
Різниця лише в тому, що намальовані на кульці галактики і самі збільшуються в розмірах, реальні ж зоряні системи всюди у Всесвіті зберігають свій об'єм. Це пояснюється тим, що складові їх зірки пов'язані між собою силами гравітації.
Факт постійного розширення Всесвіту встановлено твердо. Найкращі далекі з відомих галактик і квазарів мають такий великий червоний зсув, що довжини хвиль всіх ліній у їх спектрах виявляються більше, ніж у близьких джерел, у п'ять-шість разів!
Але якщо Всесвіт розширюється, то сьогодні ми бачимо її не такою, якою вона була в минулому. Мільярди років тому галактики розташовувалися значно ближче один до одного. Ще раніше окремих галактик просто не могло існувати, а ще ближче до початку розширення не могло бути навіть зірок. Ця епоха - початок розширення Всесвіту - віддалена від нас на 12-15 млрд років.
Оцінки віку галактик поки занадто наближених, щоб уточнити ці цифри. Але надійно встановлено, що самі старі зірки різних галактик мають приблизно однаковий вік. Отже, більшість зоряних систем виникло в той період, коли щільність речовини у Всесвіті бьша значно вище сучасною.
На початковій стадії вся речовина Всесвіту мало настільки високу щільність, що її навіть неможливо собі уявити. Ідею про розширення Всесвіту з надщільного стану ввів у 1927 р. бельгійський астроном Жорж Леметр, а припущення, що початкове речовина була дуже гарячою, вперше висловив Георгій Антонович Гамов в 1946 р. Згодом цю гіпотезу підтвердило відкриття так званого реліктового випромінювання. Воно залишилося як відлуння бурхливого народження Всесвіту, яке часто називають Великим Вибухом.
Але залишається безліч запитань. Що призвело до утворення нині спостережуваного Всесвіту, до початку Вибуху? Чому простір має три виміри, а час - одно? Як у стрімко розширюється Всесвіту змогли з'явитися стаціонарні об'єкти - зірки і галактики? Що було до початку Великого Вибуху? Над пошуками відповідей на ці та багато інших питань працюють сучасні астрономи і фізики.