如果文献上说，一个遥远星系离我们的距离是110亿光年远，要知道作者想要表达的是什么：
这个星系的光需要110亿年的时间才能到达我们地球，那是通过测量星系的红移效应唯一能确定的事情。在光发射出来的时候，是在110亿年前，这个星系那时非常靠近我们，也许只有几十亿光年。而当该星系的光最终到达地球的时候，它与我们之间的距离可能已经大于200亿光年。这个110亿光年的说法是个非常马虎的表达。
也许有人会反驳：200亿光年？宇宙的年龄才138亿岁，这个星系怎么会距离我们这么远？爱因斯坦告诉我们任何东西的传播速度都不能超越光速，怎么可能138亿年时间里移动200亿光年的距离呢？这真是令人费解。
一、谱线红移——空间膨胀
20世纪初，天文学家们已经有不少测量“恒星径向速度”的经验了。他们发现，在空间的任何方向上，从地球上观测到的星光的频率都偏低，颜色都偏红。所有的漩涡星云看上去都在退行，而且是以极高的速度远离我们而去。
当时没有人能够解释它，直到20世纪20年代末美国科学家哈勃（Edwin Hubble）揭开了这个谜团。1924年，哈勃已经证明，那些漩涡星系并不是银河系的一部分，而是远离银河系的一个个河外星系，包含数十亿颗恒星。1929年，哈勃得出了一个惊人的发现，星系距离我们越远，它们的退行速度就越快。临近的星系以相对稳定的退行速度离我们而去，而较远的星系则有着更快的退行速度。这就是产生谱线红移效应的缘由。
当时哈勃并没有精确地知道这些星系的距离有多远，但他做出了一个合理的结论：谱线红移并不是那些星系真正远离我们而去，其实质是宇宙空间自身在膨胀，而且在各个方向上都如此。
想象由一个遥远星系发射出的一列光波，它有特定的频率和波长。在几百万年甚至几十亿年的时间里，这列光波在太空中向着地球飞速而来。如果我们的宇宙是静态的，这列光波在到达地球时应该有着和它出发时完全相同的波长。但宇宙并不是静态的，空间正在膨胀。因此，光波穿行的空间也同时在膨胀，光波被渐渐地拉长，产生了偏红的颜色。
光波在膨胀的空间中穿行的时间越久，它就会被拉伸得越厉害。因此，来自遥远星系的光线旅行时间更长，将会比附近星系发出的光产生更大程度的红移效应。这就是哈勃的发现。现在宇宙学家已利用星系红移作为其距离的替代量度。
二、哈勃定律及哈勃常数
测量星系的谱线红移实际上也是测量星系远离银河系的速度。研究谱线红移将为绘制宇宙空间星系的布局提供重要线索。
哈勃掌握了测定河外星系距离的方法，因此他可以进一步研究河外星系和距离之间的关系。他将这些星系的红移和它们的距离位置一一对应起来，画在一张空间的疆域图上。
可以发现，河外星系远离地球的速度V正比于星系的距离D。哈勃得出，星系退行速度和星系距离的比值几乎是一个常数H，当时哈勃计算出为500，以km/s/Mpc为单位，这里Mpc是百万秒差距（1pc=3.26光年）。
换句话说，哈勃的观测意味着326万光年外的星系正在以500km/s的速度远离地球。这就是著名的红移——距离关系，称作哈勃定律（Hubble's Law）：
V = H x D，H为哈勃常数。
哈勃的这一发现，被学界认为是宇宙膨胀的直接证据。后来，随着观测手段和技术的进步，哈勃常数的测量精度也日趋精确。
测量哈勃常数成了天文学界关键科学目标之一。例如，2001年美国天文学家费里曼（Wendy Freeman）对造父变星周光关系进行了精确定标，得到的哈勃常数为72km/s/Mpc，误差10%。2016年，H0LiCOW团队发布了基于引力透镜数据的哈勃常数，结果是71.9km/s/Mpc，误差3.8%。2018年，一个国际团队利用哈勃和盖亚（Gaia）空间望远镜完成了一次测量，最新测量的哈勃常数为73.52+-1.62km/s/Mpc，这是对哈勃常数最新也是最精确的一次测量。
星系红移作为距离的量度，是测量遥远星系最实用的方法。哈勃指出，红移量与距离有关：Z＝HxD／c，这是哈勃定律的另一种表达形式，这里Z为红移量，c为光速，D为距离，H为哈勃常数。由此，只要精确测出星系谱线的红移量Z，便可以计算出星系的距离。此方法可以测定远达百亿光年计的距离。
例如，2013年哈勃太空望远镜对遥远天体z8_GND_5296的光谱确认，它的宇宙学红移是7.51，距离地球大约290亿光年，对应大爆炸后7亿年。该方法目前测得的最大距离约是460亿光年，也就是目前可观测宇宙的半径。
三、星系的距离意味着什么？
天文学家测得的星系距离究竟意味着什么呢？假设一个星系在很久之前发射出一列光波，当时它距银河系有50亿光年之遥。当这束光最终到达地球的时候，这个距离现在可能已经变成100亿光年了。归根结底，这是因为宇宙空间同时在不停地膨胀。
问题来了，星系红移并没有给我们提供任何有关其“原始”距离的信息，以及关于其“当前”距离的信息。我们唯一能够从红移中得到的信息就是，这个星系的光在膨胀的空间中穿行了多少时间。它既不是50亿年，也不是100亿年，而是介于两者之间，大约70亿年。
那么，关于这个星系的距离，我们应该怎么表达呢？
严格来说，“这个星系太遥远了，它发出的光波在膨胀的宇宙空间中穿越了70亿年的时间才到达我们这里。”这听起来十分别扭。为了让表达更加简洁，天文学家会说“这个星系在距离地球70亿光年远的地方。”毕竟，70亿年的穿行时间是我们唯一能够测量到的信息。但这显然是非常马虎的近似说法，它没有清楚地表述这个星系现在离我们的真实距离。
由于光速有限，我们在空间中能够看多远有个限制。如果宇宙诞生于138亿年前，这也是光的最长旅行时间。空间很可能无限大，但我们只能观测到其中的一小部分：以银河系为中心，以138亿光年为半径的球状区域。这就是我们所称的可观测宇宙（Observable Universe）。这个球体的表面就是宇宙学视界（cosmic horizon）。
值得一提的是，随着空间膨胀，当前我们的宇宙学视界的实际半径大约已是460亿光年，即当前可观测宇宙的实际半径已达460亿光年。
因为光速太慢，宇宙学视界是对我们观测能力的一项基本限制。随着时间流逝，可观测宇宙会不断变大，每一年其半径会增大1光年。遗憾的是，由于空间在加速膨胀，最终可观测宇宙的增长无法赶上空间的膨胀，我们能够看到的星系会越看越少。最后，宇宙中的每一个星系都会成为“看不见”邻居的孤岛。