二十世纪的天文学家当中，哈勃这个名字是响当当的。由于在天文学上的非凡成就，他被誉为自伽利略、开普勒、牛顿以来最伟大最出色的天文学家，人们尊他为“星系天文学之父”。
1889年，哈勃出生于美国密苏里州一个律师家中，可能受家庭的影响他曾当过律师，后来在芝加哥大学天文学院的凯士天文台研究星云的本质和现象，于1929年提出了著名的哈勃定律。
早在二十世纪初期，斯里弗就在多年研究星云的基础上发现光谱红移现象。而哈勃完成了对24个星系的观察之后，又根据已有的和自己测定的星系距离资料，得出一个规律：河外星系（银河系以外的星系）的红移大小与它们到地球的距离成正比。如果以多普勒效应去解释星系红移现象就会得出星系都在远离地球而去，而且星系的退行速度与它们到地球的距离成正比。星系退行是指星系远离地球的运动现象。这就是著名的哈勃定律。哈勃定律的提出，给宇宙膨胀模型带来了强而有力的支持。
不过随着天文学的发展，天文学家在进一步的观测和研究中，却发现哈勃定律与某一些事实存在着矛盾，这说明哈勃定律有不足之处甚至错误之处。到底星系的红移现象能否以多普勒效应来解释现在也存有疑问。
在这里，我先说明一下什么是多普勒效应。我们知道，迎面而来的声音特别刺耳，远离而去的声音较为钝闷。这种现象就是声波的多普勒效应。而光源远离我们而去时光也会出现变化，波长会变得较长，频率会变得较低，并出现光谱线向长波方向移动的现象，称之为红移现象。反之，光源向我们迎面而来时光也会出现变化，波长会变得较短，频率会变得较高，并出现光谱线向短波方向移动的现象，称之为紫移现象。
以多普勒效应去解释星系的红移现象是否正确？
要了解这一点我们先来探讨一下红移现象的形成原因。
光谱红移现象到底是怎么样形成的呢？其实，光谱红移现象是由力变而引起的光变现象。当斥力对比引力比例变大时，光就会在斥力作用的相对增大引力作用的相对减小下由于排斥作用的变大而被推长，当这种推长不断出现时，光谱谱线就会出现向长波方向移动的现象，即红移现象。同理，当光在引力作用的相对增大斥力作用的相对减小下由于吸引作用的变大而被拉短，当这种拉短不断出现时，光谱谱线就会出现向短波方向移动的现象，即紫移现象。
下面我再详细一点去论证上面的结论。
假如光向长波方向移动，那么一定是因为存在力的作用把它推向长波方向，这种作用从原物发出而向外排斥，则定然为斥力的作用，若它和引力作用的比例不变，则排斥作用与原来无异而光波也就无从变化更不会变长。所以，出现红移现象是因为排斥作用变大了，是因为“在斥力作用的相对增大引力作用的相对减小下光波由于排斥作用的变大而被推长了”。
同理，假如光向短波方向移动，那么一定是因为存在力的作用把它拉向短波方向，这种作用从原物发出而向内回引，则定然为引力的作用，若斥力作用没有相对变小，则综合排斥作用没有变小而与原来无异，而光波也就无从变化更不会变短。所以，出现紫移现象是因为排斥作用变小了，是因为“在引力作用的相对增大斥力作用的相对减小下光波由于排斥作用的变小而变短了”。
由于红移现象紫移现象是综合排斥作用的变化引起的，假如综合排斥作用的变化很少，红移现象紫移现象也就不会明显。假如综合排斥作用剧烈变大，光波就会被剧烈推长，红移现象就会比较明显。假如综合排斥作用剧烈变小，光波的推长作用也就会剧烈变小，受推长作用的剧烈变小，光波就会向短波方向剧烈移动，紫移现象就会比较明显。
利用上面理论，我们已经能够解释光的多普勒效应，不过要想解释得清清楚楚明明白白还必须先弄清楚下面两点：
一、由于引力的引性较斥力的引性大，斥力的斥性较引力的斥性大，所以以物体中心向外的成直线的远近两处来看，物体近处的引力粒子对比起斥力粒子要较物体的远处多，这是由于引力较大的吸引作用所致，这种吸引作用还造成了物体远处的引力粒子较大数量地回引和聚集在物体的近处。由于这样的原因，因此以物体中心向外的成直线的远近两处来看，在物体的近处，斥力对比引力的作用要较小，而在物体的远处，斥力对比引力的作用要较大。也就是说，以物体中心向外的成直线的远近两处来看，随着距离发出粒子的中心越远，斥力对比引力的程度要越来越大，即综合排斥作用会变得越来越大。
二、有人会觉得难以理解：你以前曾经证明了“综合排斥作用会与距离的平方成反比地下降”，你还说过假如能够把一个物体放在斥力星体上，这个物体会匀减速地向外飞去，这不就与上面得出的“随着距离发出粒子的中心越远，综合排斥作用会变得越来越大”互相矛盾了吗？其实这两个结论是不矛盾的，对于后者，我是加了“以物体中心向外的成直线的远近两处来看”这一前提条件的。根据这个结论，假如是一种接近直线般的粒子运动，例如是光，那就应该符合上面所得出的“随着距离发出粒子的中心越远，综合排斥作用会变得越来越大”这一结论，证明也是上面的证明。但假如一个物体有一定的体积，那它就必须符合“综合排斥作用会与距离的平方成反比地下降”这个结论，为什么呢？除了可以用以前的证明来说明之外，我们还可以用前一个结论来进行论证，这样更能看出两个结论毫不存在矛盾性。假如综合排斥作用是像光线般向外发出，而光线是大致直线般运动的，那么综合排斥作用也就是大致直线般向外发出的。假如有两个具一定体积的、各物理量大致相同的物体在远近两处不同的空间受到同一个物体的综合排斥作用，那么处于近处的物体得到的综合排斥作用的“直线般条数”就一定会比远处物体多，而且这种综合排斥作用的“直线般条数”是物体越近“斥力体”所得越多，越远“斥力体”所得越少。也就是说，物体越近“斥力体”，受到的综合排斥作用就越大，越远“斥力体”，受到的综合排斥作用就越小。因此，以微观的角度来衡量，细微物质虽然会“随着距离发出粒子的中心越远，综合排斥作用变得越来越大”，但是，以较宏观的角度来衡量，却是刚刚相反的。由于综合排斥作用的变化有微观和宏观之分，因此，在一般情况下，凡是议论光线的，就是微观，就会“随着距离发出粒子的中心越远，综合排斥作用变得越来越大”，而凡是议论星体之间作用的，就是宏观，就会“综合排斥作用与距离的平方成反比般下降”。
只要弄清楚上面的推理，再来解释多普勒效应就会显得相当容易了：
一、光源远离我们而去时，光源和我们的距离就会变远，而光距离光源越远，则排斥作用会上升，由于光受到排斥作用的推长，于是光波变长了。并且，由于排斥作用的不断变大，光谱线就会不断地向光源的远方向移动，也就是说向光的长波方向移动，这就形成了红移现象。实际上，当不是光源远离我们而去，而是我们以同样的速度远离光源也能看到同样的现象。这些现象的形成原因其实很简单，那都只是因为我们以极快的速度不断地去看光源的远处，也就是说，多普勒效应中光的波长变大和红移等现象其实都是光源远处的现象。
二、光源向我们迎面而来时，光源和我们的距离就会变近，而光距离光源越近，则排斥作用不断地下降，由于光受到的排斥作用变小了，于是光波变短了。并且，由于排斥作用的不断变小，光谱线就会不断的向光源的近方向移动，也就是说向光的短波方向移动，这就形成了紫移现象。当不是光源向我们靠近，而是我们以同样的速度靠近光源，其实也能看到同样的现象。形成这些现象的原因也很简单，其实是因为我们以极快的速度不断地去看光源的近处，也就是说，多普勒效应中光的波长变短和紫移等现象其实都是光源近处的现象。
三、当光源远离我们而去时，频率会变得较低；当光源向我们迎面而来时，频率会变得较高。为什么会出现这些现象呢？为了能够很好地解释这些现象的出现原因，在这里我先解释一下“频率”的概念：频率是指每一秒物体所振动的次数，光的频率是指每一秒光所振动的次数。频率是怎么样形成的呢？其实原因并不复杂，当一种作用向外，但又有另一种作用向内拉扯着它，那么在这两种作用的制约下，物体就会产生振动，造成频率。拉扯作用越大，而向外作用不变或者是相对变小得越多，那么物体就会振动得越多和越快，以便抵抗拉扯作用的制约，于是频率越高。同理，假如拉扯的作用越小，而向外作用不变或者是相对变得越大，那么物体就会振动得越少和越慢，因为它不怎么需要去反抗拉扯作用的制约，于是频率越低。光的频率就是在斥力作用的排斥下和引力作用的拉扯下，由于二者之间的相互制约而形成的；越近光源，引力的拉扯作用相对越大，光的频率就越高；越远光源，引力的拉扯作用相对越小，光的频率就越低。我们上面说过，当光源远离我们而去，其实相当于我们以极快的速度不断地去看光源的远处，而光越远离光源，引力的拉扯作用就会相对越小，光的频率就会相对越低，因而“当光源远离我们而去时我们会感到光的频率不断变低”。同理，光源不断靠近我们时，相当于我们以极快的速度不断地去看光源的近处，而光越近光源，引力的拉扯作用就会相对越大，光的频率就会相对越高，因而“当光源不断靠近我们时我们会感到光的频率在不断变高”。
根据上面理论，我们可以知道：红移现象是综合排斥作用的产物，红移现象的明显与否就在于综合排斥作用的变大程度。
既然“红移现象是综合排斥作用的产物”，红移现象的明显与否是由“综合排斥作用的变大程度”决定的，我们再根据“星体斥力越大引力越小则排斥作用越大”，和“光的远处的排斥作用要较光的近处大”这两点可以得出，一个星体（或星系）红移现象的明显程度主要决定在下面的因素中：一、星体本身及其所发出之光线的排斥作用变大的程度，而排斥作用的变大程度主要决定于斥力的变大程度，如果正确地说，排斥作用的变大程度应该决定于它的“斥力与引力的对比”程度；二、星体距离的远近，星体距离越远，我们看到的就是光的远处，光的排斥作用相对越大，红移现象相对较为明显；三、星体是否在作退行运动，和退行运动的速度，因为星体在作退行运动，我们看到的就是星体发出的光的远处，而退行运动越快，相应地光的红移现象就会越明显。
假如忽略上面第一点和第三点，单纯根据上面第二点，我们可以得出：星系的红移大小与它们到地球的距离成正比。因此我上面所说的第二点就是哈勃定律的主要理论依据。
不过，对星系的红移大小影响最大的因素是它们到地球距离的远近，与它们是否在作退行运动没有任何的关系。当然，星系在作远离地球的退行运动，红移现象也会由于距离的变远而变得更为明显，但实际上，星系在作远离地球的退行运动是不可能的，更不可能出现“星系的退行速度与它们到地球的距离成正比”这样的可能。而这一点，就是哈勃定律与事实的抵触之处，亦是为什么有天文学家认为哈勃定律应当作某些修正的原因所在。
我们知道，每一个星系都距离地球十分远、体积质量都比地球大得多，一个小小的地球，怎么可能对这些“距离地球如此远而且体积质量都比地球大得多的星系”造成“什么比较大的决定性作用”呢？这是不可能的，地球根本不可能对它们造成“什么比较大的决定性作用”。既然星系根本不可能受到地球对它们造成的“什么比较大的决定性作用”，因此，星系的退行和退行速度，就根本不可能与地球扯上什么关系。实际上，在一般情况下，绝大多数的星系是根本不作退行运动或只是相对其邻近的系统在作极轻微极不明显的退行运动的，因为不可能有另外的系统有那么大的排斥力量使其能够作明显的退行运动。
我还可以举个例子来对上面的思想稍作说明。哥白尼的日心说出现之前，有天文学家以地球为“天心”测定其它星体绕地球运转的轨迹，从而建立了“地心体系”，以致“当时太阳系内的星体相对地球的运动都是忽高忽低忽远忽近”的，出现这种结果的原因是什么呢？其实是因为：地球和其它星体根本不存在什么决定性作用，其它星体只受到太阳的决定性作用，因而它们都只与太阳存在较大的关联性，而不是与地球存在较大的关联性；假如硬要把地球和其它“不具备较大关联性”的星体联系起来，建立一个“地心体系”，那么这样的体系就只能是变化无常的，但如果把太阳和其它“具有较大关联性”的星体联系起来，建立一个“日心体系”，我们就可以看到这样的体系是相当“完美”的，这种“完美”性其实就是“关联性的体现”，就是“作用的密切性或作用存在着决定性”的体现。可见，事物之间若存在“现象上的规律关系”，则事物之间必然就须要具有“较大的关联性”，必然须要具有一种密切性的作用或决定性的作用。
虽然星系与地球并没有什么“比较大”的关联性，而星系更不可能在作远离地球的退行运动。但宇宙中的系统都是一层层的，有不少系统的而且确存在退行运动，但这些退行运动同样是不明显的。
假如存在某些系统相对于一个系统中心作运动，那么它们都会受到系统中心的吸引和排斥。假如系统中心综合作用表现为排斥作用，这个排斥作用基本上都会以椭圆为等一，这些小系统若受到系统中心不断变大的排斥作用，就会相对于系统中心作退行运动。假如系统中心综合作用表现为吸引作用，这个吸引作用也会基本上都以椭圆为等一，小系统若受到系统中心不断变大的吸引作用，就会相对于系统中心作进行运动。由于存在排斥作用的同时，也必然存在吸引作用，因此出现退行运动时，并不是相对于系统中心直线的向外退行，而是呈椭圆轨迹向外作退行运动。同样，由于存在吸引作用的同时，也必然存在排斥作用，因此出现进行运动时，也不是相对于系统中心直线的向内进行，而是呈椭圆轨迹向内作进行运动。
无论是退行运动还是进行运动，运动的状态都只是决定于综合作用。
受到综合排斥作用的排斥，或受到综合吸引作用的吸引，系统就会作退行运动或进行运动，但这些退行运动或进行运动有可能出现两种不同的情况。第一种情况是这些系统不但相对于一个中心作退行运动或进行运动，而且相对于这个中心作公转运动，亦即这时会是椭圆轨迹的退行运动或椭圆轨迹的进行运动。这种情况一般出现在比较小的系统之中，例如是星体的运转，甚至是原子内部粒子的运转，造成这种情况是因为小系统本身的综合吸引作用或综合排斥作用相对于它们本身的质量而言较大，有足够的能力去牵动本身的运转，或有足够的能力去牵动另外系统的运转，于是造成了公转运动。第二种情况是这些系统只是相对于一个中心作退行运动或进行运动，而不会相对于这个中心作公转运动。这种情况一般出现在比较大的系统之中，例如星系，甚至是原子本身，原子本身可以认为是相对于粒子而言比较大的系统，造成这种情况是因为系统本身的综合吸引作用或综合排斥作用相对于它们本身的质量而言较小，没有足够的能力去牵动本身的运转，和没有足够的能力去牵动另外系统的运转，因而这些系统会只相对于某一个中心作微弱的退行运动或进行运动，而不会相对于这个中心作公转运动。
我上面已经相当详细地分析了宇宙中各系统的“退行运动、进行运动和公转”等情况，下面我再总结和补充一些推理：
一、假设系统中心的排斥作用在不断变大，再假设距离系统中心较近的受到系统中心决定性作用的任一A系统和距离系统中心较远的也受到系统中心决定性作用的任一B系统与系统中心成一直线；在忽略A系统B系统碰巧地从引力系统转变为斥力系统又或者是从斥力系统转变为引力系统，以及A系统B系统体积质量等因素的重大相违性影响，则A系统比B系统的退行速度要较快，因为距离系统中心较近的A系统受到的排斥作用比距离系统中心较远的B系统受到的排斥作用要较大，对于这一个结论，未必所有现象都会符合，但大部分的现象都会符合；假如A系统和B系统都绕系统中心公转，只要A系统和B系统的距离有足够程度，则A系统的公转速度比B系统的公转速度要较快，因为A系统受到的吸引作用要比B系统大。
二、假设系统中心的吸引作用在不断变大，再假设距离系统中心较近的受到系统中心决定性作用的任一A系统和距离系统中心较远的也受到系统中心决定性作用的任一B系统与系统中心成一直线；在忽略A系统B系统碰巧地从引力系统转变为斥力系统又或者是从斥力系统转变为引力系统，以及A系统B系统体积质量等因素的重大相违性影响，则A系统比B系统的进行速度要较快，因为距离系统中心较近的A系统受到的吸引作用比距离系统中心较远的B系统受到的吸引作用要较大，同样地，对于这一个结论，也是未必所有现象都会符合，但大部分的现象都会符合；假如A系统和B系统都绕系统中心公转，则A系统的公转速度比B系统的公转速度要较快，因为A系统受到的吸引作用要比B系统大。
星系的运动，宇宙中每一个系统的运动，都相当复杂，但都只取决于力量的作用，力量的作用又都只取决于引力与斥力的大小和变化，一旦我们掌握好引力斥力的性质和特点，我们就能较易一点地理解天文学上的种种现象，和宇宙间的种种现象了。
