幾年之後,一個名不見經傳的前蘇聯數學家弗利德曼,應用不加宇宙項的場方程,得到一個膨脹的、或脈動的宇宙模型。弗利德曼的宇宙在三維空間上是均勻的、各向同性的,但不是靜態的。這個宇宙模型隨時間變化,分爲三種情況:第一種情況,三維空間的曲率是負的;第二種情況,三維空間的曲率爲零,也就是平直的;第三種情況,三維空間的曲率是正的。前兩種情況,宇宙不停地膨脹;第三種情況,宇宙先膨脹達到極大值後開始收縮,然後再膨脹,再收縮……因此,第三種宇宙是脈動的。弗利德曼的宇宙模型最初發表在一個不太著名的雜誌上。後來,西歐一些數學家和物理學家也得到了類似的宇宙模型。愛因斯坦得知這類膨脹或脈動的宇宙模型後,十分興奮,認爲自己的模型不好,應該放棄,而弗利德曼模型纔是正確的宇宙模型。
與此同時,愛因斯坦宣稱,自己在廣義相對論的場方程上加宇宙項是錯誤的,場方程不應該含有宇宙項,而應該是原來的老樣子。然而,宇宙項就像“天方夜譚”中從瓶子裏放出的魔鬼,再也收不回去了。後人沒有理睬愛因斯坦的意見,繼續討論宇宙項的意義。今天,廣義相對論的場方程有兩種,一種不含宇宙項,另一種含宇宙項,都在專家們的應用和研究中。
早在1910年前後,天文學家就發現大多數星系的光譜有紅移現象,個別星系的光譜還有紫移現象。這些現象可以用多普勒效應來解釋。遠離我們而去的光源發出的光,我們收到時會感到其頻率降低,波長變長,並出現光譜紅移的現象。反之,向着我們迎面而來的光源,光譜線會向短波方向移動,出現紫移現象。這種現象與聲音的多普勒效應相似。許多人都有過這樣的感受:迎面而來的火車其鳴叫聲特別尖銳刺耳,遠離我們而去的火車其鳴叫聲則明顯遲鈍。
如果認爲星系的紅移、紫移是多普勒效應,那麼大多數星系都在遠離我們,只有個別星系向我們靠近。隨後的研究發現,那些個別向我們靠近的紫移星系,都在我們自己的本星系團中(我們銀河系所在的星系團稱本星系團)。本星系團中的星系,多數紅移,少數紫移,而其他星系團中的星系就全是紅移了。
1929年,美國天文學家哈勃總結了當時的一些觀測數據,提出了一條經驗規律,河外星系(即我們銀河系之外的其他銀河系)的紅移大小正比於它們離開我們銀河系中心的距離。由於多普勒效應的紅移量與光源的速度成正比,所以,這條定律又表述爲:河外星系的退行速度與它們離我們的距離成正比:V=HD。式中V是河外星系的退行速度,D是它們到我們銀河系中心的距離。這個定律稱爲哈勃定律,比例常數H稱爲哈勃常數。按照哈勃定律,所有的河外星系都在遠離我們,而且,離我們越遠的河外星系,逃離得越快。
哈勃定律反映的規律與宇宙膨脹理論正好相符。個別星系的紫移可以這樣解釋,本星系團內部各星系要圍繞它們的共同重心轉動,因此總會有少數星系在一定時間內向我們的銀河系靠近。這種紫移現象與整體的宇宙膨脹無關。
哈勃定律大大支持了弗利德曼的宇宙模型。不過,如果查看一下當年哈勃得出定律時所用的數據圖,人們會感到驚訝。在距離與紅移量的關係圖中,哈勃標出的點並不集中在一條直線附近,而是比較分散的。哈勃怎麼敢於斷定這些點應該描繪成一條直線呢?一個可能的答案是,哈勃抓住了規律的本質,拋開了細節。另一個可能是,哈勃已經知道當時的宇宙膨脹理論,所以大膽認爲自己的觀測與該理論一致。以後的觀測數據越來越精,數據圖中的點也越來越集中在直線附近,哈勃定律終於被大量實驗觀測所確認。