Do pre nekih sto godina naša predstava o univerzumu u kojem živimo je bila dosta drugačija od one koju danas o njemu imamo. Univerzum se tada sastojao od naše galaksije, zvezda koje su počivale u njoj i dosta maglina različitih tipova (planetarnih, spiralnih…). I to je bilo to. Međutim, početkom dvadesetog veka nekoliko naučnika, nezavisno jedni od drugih, je primetilo, spektroskopskim merenjem, da se spiralne magline udaljavaju od Zemlje. Osnova ovih merenja je pojava poznata pod terminom doplerov efekat. Doplerov efekat je pojava da talasi (zvučni, svetlosni) menjaju svoju frekvenciju (tj. talasnu dužinu) kada se izvor tih talasa kreće u odnosu na posmatrača. Npr. ukoliko se izvor talasa udaljava od posmatrača frekvencija se snižava, odnosno, ukoliko se izvor talasa približava frekvencija raste. Siguran sam da ste manje više svi koji čitate ove redove imali priliku da iskusite ovu pojavu kada bi npr. brzi automobil prošao pored vas. Tada ste verovatno zapazili kako zvuk koji ispušta automobil postajao sve viši i viši( viši u smislu pištaviji, tanji, ne glasniji), da bi kada bi prošao pored vas i krenuo da se udaljava postao sve niži i niži(opet, niži u smislu dublji, ne tiši). Isto se dešava i sa zvukom policijske sirene kada policijski auto prolazi pored vas.

Zapazite na klipu ispod kako ton sirene postaje sve viši i viši kako se automobil približava kamermanu, da bi potom krenuo da naglo opada kada bi automobil krenuo da se udaljava od kamermana.

Ista pojava se odigrava i kod svetlosnih talasa. Samo što je tu svetlost ta koja menja frekvenciju, odnosno talasnu dužinu. Mala napomena – talasna dužina i frekvencija su obrnuto proporcionalne veličine, što je veća talasna dužina to je manja frekvencija, i obrnuto. U spektru vidljive svetlosti najveću talasnu dužinu (odnosno najmanju frekvenciju) ima crvena svetlost. Dok najmanju talasnu dužinu (odnosno najvišu frekvenciju) ima ljubičasta svetlost. Na slici ispod imate spektar vidljive svetlosti sa odgovarajućim talasnim dužinama i frekvencijama.

Iz ovog sa može zaključiti da će objekat koji približava posmatraču emitovati svetlost koja je blago pomerena ka plavoj boji (većoj frekvenciji, kao što se ton sirene automobila iz gornjeg primera, povećavao frekvenciju dok nam se ovaj približavao) dok će objekat koji se udaljava od posmatrača emitovati svetlost koja je blago pomerena ka crvenoj boji ( kao što se ton sirene automobila iz gornjeg primera ovog puta snižavao kada se ovaj počeo udaljavati od kamere). Pa otuda se doplerov efekat kod svetlosnih talasa još naziva i crveni pomak (redshift na engleskom). Ovaj pomeraj se naravno ne može detektovati golim oko, ali se preciznim instrumentima (spektroskopima) da uočiti. Tako su astronomi početkom prošlog veka posmatrajući spiralne magline uočili su da su spektralne linije pomerene ka crvenom delu spektra u odnosu na spektralne linije (crne linije na slici ispod) koje se dobijaju prilikom izučavanja gasova u laboratoriji (budući da spektralne linije kod posmatranih spiralnih maglina potiču od istih atoma koji se mogu naći i na Zemlji, mahom vodonika i helijuma, mogli su da te spektre porede sa onim koji se dobijaju u laboratoriji). Na slici ispod vidite kako to otprilike izgleda.

Na „unshifted“ traci vidimo spektar koji bi se dobio prilikom laboratorijskog ispitivanja, na „redshifted“ traci vidimo kako bi isti taj spektar izgledao kada bi se izvor svetlosti čiji spektar posmatramo udaljavao od nas (vidite da su crne linije pomerene na desno u odnosu na gornju traku), i na trećoj, „blueshifted“ traci vidimo kako bi spektar izgledao kada bi se izvor svetlosti čiji spektar posmatrao kretao ka nama (crne linije su ovog puta pomerene na levo u odnosu na prve dve trake). Tako su i astronomi na osnovu analize slične ovoj došli do zaključka da se posmatrane spiralne magline udaljavaju od nas.

Početkom dvadesetih godina katolički sveštenik Žorž Lemetr je predložio da je zapaženo udaljavanje spiralnih maglina posledica širenja univerzuma. Par godina nakon toga Edvin Habl je, prvo, zapazio da te spiralne magline predstavljaju zasebna zvezdana ostrva slična našem Mlečnom putu, ali van njega. Spiralne magline su tada dobile novo ime (spiralne) galaksije. Zatim da je univerzum u najvećoj razmeri homogen (broj galaksija je otprilike jednak u manje više svim pravcima) Dalje je, podrobnije izučavajući njihovo udaljavanje, zapazio da se galaksije što su dalje to se udaljavaju većom brzinom (i to ponašanje galaksija je takođe karakteristično za sve galaksije). Ovo zapažanje (da je brzina udaljavanja galaksija proporcionalna njihovoj udaljenosti od nas) predstavlja prvi Hablov zakon. Hablov zakon bi se matematički mogao predstaviti ovako:

V predstavlja brzinu udaljavanja galaksije, D predstavlja njenu udaljenost, H predstavlja hablovu konstantu.

Hablova konstanta predstavlja stopu širenja univerzuma, ona je veoma bitna za određivanje starosti univerzuma, i o njoj će biti više reči u nekom o narednih nastavaka.

Iz gore napisanog se može izvesti pogrešan zaključak da se mi nalazimo u centru univerzuma, budući da se sve galaksije udaljavaju od nas. Da bi ste se razuverili uradite sledeći eksperiment (može i misaoni ako imate dobru imaginaciju) – uzmite delimično naduvan balon i potpuno nasumično ucrtajte flomasterom više tačaka. Te tačke u ovoj analogiji predstavljaju galaksije a površina balona univerzum. Potom uzmite da dodatno naduvate balon, i pri tom posmatrajte bilo koju od ovih tačaka na njemu. Videćete da sve ostale tačke deluju kao da se udaljavaju od ove koju posmatrate, bez obzira sto se ova posmatrana tačka ne nalazi „na centru“ balonove površine. Šta više, videćete da na površini balona ne postoji tačka koja bi se mogla nazvati centrom.

Isto tako, kosmolozi su ubeđeni da naš univerzum ne poseduje deo koji bi se mogao nazvati centralnim (ali o tome više u nekom od narednih nastavaka). Još jedna stvar koju ćete možda zapaziti jeste ta da što je neka tačka na balonu udaljenija od tačke koju posmatrate, to se između te dve tačke nalazi veća površina balona koja se širi. Pa će se tako neka nasumice odabrana tačka brže udaljavati od posmatrane tačke što se veća površine balona nalazi između njih. Ako ovo i dalje nije jasno razmislite o sledećem – kada naduvavate balon njegova površina se širi ravnomerno, to znači da će se svaki centimetar balona nakon naduvavanja od jedne sekunde proširiti za recimo 3 milimetra. To znači da ako imate dve tačke (A i B) koje su pre naduvavanja bile udaljene 2cm-a, one će nakon jedne sekunde biti udaljene 2,6cm-a. Sa druge strane ako imate dve tačke (A i C) koje su udaljene 5cm, nakon naduvavanje one će biti udaljene 6,5cm-a. Vidite da se nakon jedne sekunde širenja prostor između prve dve tačke povećao za 0,6cm-a, a između druge dve tačke povećao za 1,5cm-a. Drugim rečima tačka C koja je u startu bila dalja od tačke A, brže se udaljila od nje negoli tačka B (za isti vremenski period, od jedne sekunde, prešla je duži put).

Isto se dešava i u univerzumu. Kada se kaže da se svemir širi, širi se upravo onaj prazan prostor između galaksija, i što je neka galaksija dalja od naše to će biti više tog praznog prostora koji se širi između te dve galaksije, pa će se zbog toga te dve galaksije brže udaljavati međusobno jedna od druge.

Jedna stvar treba da bude jasna da ne bi došlo do konfuzije. Ne širi se prostor između atoma i elektrona, ili između Zemlje i Sunca, zbog toga što tu, snagu ekspanzije univerzuma poništava dejstvo elektromagnetne (u prvom slučaju) i gravitacione (u drugom slučaju) sile. Univerzum se širi na onim najvećim skalama između galaktičkih super jata, u samim galaksijama ne dolazi do širenja (zbog kao što napisah, dejstva gravitacione sile), do širenja ne dolazi ni unutar galaktičkih jata. Zbog toga mi imamo slučaj da se unutar našeg lokalnog jata galaksije ne udaljavaju jedna od druge, već naprotiv, nama susedna Andromedina galaksija se kreće ka nama, i sudariće se sa našim Mlečnim putem za nekoliko milijardi godina. To je da ponovim po treći put, zbog toga što je na tim skalama gravitaciona sila još uvek u stanju da nadjača ekspanziju univerzuma.

Kada su astronomi posmatrali ove rezultate došli su na jednu prirodnu zamisao, ako se univerzum sada širi, i ako će sutra da bude za nijansu veći nego što je danas, to znači i da je juče bio manji nego što je danas. I da ako odemo dovoljno daleko u prošlost možemo da pretpostavimo da se u jednom trenutku čitav univerzum nalazio u jednoj tački, iz koje je potom krenuo da se širi. Ali više o toj ideji, i šta se dalje dešavalo, u narednom nastavku, u isto doba na istom mestu.