你有沒有想過一個問題，我們是怎麽知道宇宙中各個天體與我們的距離的？我們不可能坐宇宙飛船去各個天體上遊曆一番，那我們是怎麽測量出它們與我們的距離呢？
答案是，靠觀測和計算。短距離的天體測量比較容易，例如月球，我們隻要往月球上打一束激光，等激光信號反彈回來，用發射信號與接收到信號的時間差乘以光速，再除以2，就是地球與月球的距離了。如果再遠一些的天體，就用視差法。我們知道地球圍繞太陽公轉，當地球在太陽不同位置的時候，觀察這個天體的仰角是有差別的，把這個仰角測量出來，我們又知道地球和太陽的距離，就可以用簡單的解三角形的方法把地球和這個天體的距離算出來。但是這個辦法也不能算離我們太遠的天體的距離，差不多4光年的距離就是極限了，因為再遠的話，我們觀察這個天體的仰角差異會非常小，而這麽小的仰角差異不足以支撐我們算出距離。
如果一個天體離我們非常遙遠，譬如說一億光年，這麽遠的距離我們要如何測量呢？答案是測亮度。當我離你很近的時候，如果拿手電筒對著你照射，你會覺得手電筒的光很刺眼。但如果我離你1000米遠，再拿手電筒照你，你肯定不會覺得很刺眼，還會覺得光線很暗。光源越遠，亮度越低，亮度和距離的關係是平方反比關係，也就是當一個光源離你兩米遠的時候，你觀察到的亮度，隻是它離你一米遠時亮度的四分之一。這樣就好辦了，用望遠鏡看星星，隻要把探測到的亮度跟它原本的亮度作比較，就能知道它離我們有多遠了。
但問題又來了，我們固然可以通過望遠鏡測量出這個天體的亮度，但它原來的亮度是多少，我們又沒有辦法飛過去測量，我們是怎麽知道的呢？答案是量子力學。我們知道量子力學有個神奇的性質，就是原子裏電子的能量是量子化的，它隻能取特定的值。原子發生熱輻射，它的光譜是離散化的，隻能取特定的頻率。也就是對於一個天體，隻要研究它的光譜，我們就大概能判斷出這個天體的物質構成，並且還能判斷出它的溫度大概是多少。因為特定溫度下會有特定的光譜。同時我們知道，質量越大的天體引力就越強，引力越強，它內部的壓力也越大，壓力越大溫度就越高。所以根據溫度，我們能判斷出這個天體的內部壓力大概有多大，進而判斷出天體的引力有多大，再判斷出它的質量有多大。然後根據它的質量，我們就能夠估算出它原本的亮度應該是多少。總結一下，基本思路是先分析光譜，判斷天體的物質構成和溫度，再分析它的質量，由質量推算出它原本的亮度，除以望遠鏡探測到的亮度，再開個平方，就是天體和我們的距離與天體自身半徑的比值，這麽一算就知道它離我們的距離了，哈勃當年就是這麽發現宇宙是在膨脹的。