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2年維斯托&iddot;斯里弗爾(vestoslipher)首次測量了一個&ldo;旋渦星雲&rdo;(&ldo;旋渦星雲&rdo;是當時對旋渦星系的舊稱法)的都卜勒頻移，其後他和卡爾&iddot;韋海姆&iddot;懷茲(carlwilhelwirtz)證實了絕大多數類似的星雲都在退離地球。不過斯里弗爾並沒有因此聯想到這個觀測結果對宇宙學的意義，這也是由於在當時，人們就這些&ldo;星雲&rdo;是否是我們的銀河系之外的&ldo;島宇宙&rdo;這一問題存在著高度爭議。在理論研究方面，1917年愛因斯坦將廣義相對論理論應用到整個宇宙，發表了標誌著物理宇宙學建立的論文《根據廣義相對論對宇宙學所做的考察》。然而從廣義相對論出發建立的宇宙模型不是靜態的，這和當時相信靜態宇宙的主流觀點並不符合，愛因斯坦為此在場方程中加入了一個宇宙學常數來進行修正。1922年，蘇聯宇宙學家、數學家亞歷山大&iddot;弗裡德曼假設了宇宙在大尺度上的均勻和各向同性，利用引力場方程推匯出描述空間上均一且各向同性的弗裡德曼方程，並且在這一組方程中宇宙學常數是可以消掉的。透過選取合適的狀態方程，從弗裡德曼方程得到的宇宙模型是在膨脹的。1924年，埃德溫&iddot;哈勃對最近的&ldo;旋渦星雲&rdo;距地球的距離進行了測量，其結果證實了它們在銀河系之外，本質是其他的星系。1927年，比利時物理學家、天主教牧師喬治&iddot;勒梅特在不瞭解弗裡德曼工作的情況下獨立提出了星雲後退現象的原因是宇宙的膨脹。1931年勒梅特進一步指出，宇宙正在進行的膨脹意味著它在時間反演上會發生坍縮，這種情形會一直發生下去直到它不能再坍縮為止，此時宇宙中的所有質量都會集中到一個幾何尺寸很小的&ldo;原生原子&rdo;上，時間和空間的結構就是從這個&ldo;原生原子&rdo;產生的。

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