ב-1929 גילה האסטרונום האמריקאי אֶדְוִין הַאבְּל (Hubble) כי הגלקסיות ביקום מתרחקות זו מזו. הוא גילה זאת כאשר חקר את ספקטרום האור של גלקסיות שונות, ומצא שקווי הספקטרום מוסטים, בדרך כלל, לכיוון אורכי הגל הארוכים (הסחה לאדום). האבל הניח שהסיבה לכך היא אפקט דופלר הנובע מתנועת מקור האור ביחס לצופה. הוא גם גילה כי יש יחס ישר בין מרחקה של הגלקסיה מאיתנו לבין מהירות התרחקותה. למשל, גלקסיה שמרחקה 30 מיליון שנות אור מתרחקת מאיתנו במהירות של כ-650 ק”מ בשנייה, בעוד שגלקסיה שמרחקה 60 מיליון שנות אור נעה במהירות של 1,300 ק”מ בשנייה בערך. כלל זה מכונה “חוק האבל” והיחס בין המהירות למרחק נקרא “קבוע האבל”.
קצב ההתרחקות של הגלקסיות מעיד על כך שלפני כ-14 מיליארד שנה כל החומר שביקום היה מרוכז באזור קטן מאד. לפי התיאוריה המקובלת היקום נוצר אז במעין התפוצצות אדירה המכונה “המפץ הגדול”, שבעקבותיה כמויות עצומות של חומר וקרינה אלקטרומגנטית התפשטו לכל עבר. זו לא הייתה התפוצצות רגילה שבה חומר נזרק לתוך מרחב קיים – במפץ הגדול המרחב נוצר תוך כדי התפשטותו. המפץ הגדול מסמן לא רק את בריאת המרחב אלא גם את ראשיתו של הזמן. הסיבה לכך היא הדחיסות האינסופית של החומר בעת המפץ הגדול שגרמה – על-פי תורת היחסות הכללית – לעיקום קיצוני של המרחב-זמן. עיקום זה לא אפשר למרחב ולזמן להשתרע אל מעבר לגבולות הצרים של גוש החומר ההתחלתי. אין טעם לשאול מה קרה לפני המפץ הגדול משום שזמנים מוקדמים יותר פשוט אינם מוגדרים, בדיוק כפי שאין טעם לשאלה מה יש צפונה מהקוטב הצפוני. בתחילה עוררה תיאורית המפץ הגדול התנגדות אצל חלק מהאסטרונומים, והם העדיפו תיאוריה אחרת בשם “תיאוריית המצב היציב”, שהוצעה ב-1948. תיאוריה זו טענה כי היקום הוא נצחי ובלתי משתנה, וכי היווצרות מתמדת של חומר (בקצב של אטום מימן לשנה בקילומטר מעוקב) גורמת לכך שצפיפות היקום נשארת קבועה, למרות שהגלקסיות מתרחקות זו מזו. מאז נאספו כמה וכמה הוכחות משכנעות לטובת תיאורית המפץ הגדול, ובהן גילוי קרינת הרקע הקוסמית, והיא נחשבת היום לתיאוריה הקוסמולוגית המקובלת.
בשנת 1981 הציע הפיסיקאי האמריקאי אֶלֶן גוּת (Guth) תיקון לתיאורית המפץ הגדול, שפתר כמה בעיות הקשורות לתכונות היקום. לפי גות, בשלב מוקדם מאד של התפתחות היקום הייתה תקופה קצרצרה של התפשטות מהירה מאד, שמכונה “תפיחה” (Inflation).
בתקופה זו היקום הכפיל את גודלו שוב ושוב, כמאה פעמים. אחר כך הוא המשיך להתפשט בקצב איטי בהרבה. תיאורית התפיחה של גות שופרה בידי פיסיקאים אחרים והפכה לרעיון מרכזי בקוסמולוגיה. התיאוריה הזאת עונה, בין השאר, על השאלה: מניין הגיעה האנרגיה הראשונית שממנה נוצרו החומר והקרינה שביקום? לפי התיאוריה המוקדמת של המפץ הגדול, כל החומר והקרינה שממלאים היום את היקום הופיעו לפתע פתאום, יש מאין. לעומת זאת לפי תיאורית התפיחה, רוב החומר והקרינה נוצרו במהלך התפיחה, באמצעות תהליכים פיסיקליים שאנו מסוגלים להבין ולנתח.
לקריאה ועיון נוסף באינטרנט: