宇宙學紅移（cosmological redshift）

來自遙遠星系的光抵達時看起來比出發時更紅：實驗室裡本該落在藍端的譜線，被移向了光譜的紅端。人們很想把它解讀為都卜勒位移，是星系在高速遠離，但更深的真相既更奇特也更簡單。當這束光在途中飛行了數十億年時，它所穿越的空間膨脹了，光波也隨之被拉長。這抹紅色，量度的是自光出發以來宇宙長大了多少。

紅移 z 的定義是 z =（觀測波長 lambda_observed 減發射波長 lambda_emitted）除以 lambda_emitted，於是一條被拉長到靜止波長兩倍的譜線就有 z = 1。在膨脹宇宙中它的確切意義是 1 + z = a(t_observed) / a(t_emitted)，也就是「現在的尺度因子」與「光被發出時的尺度因子」之比。因此 z 其實根本不是速度，它直接讀出空間伸展了多少。z = 1 所見的光，是在宇宙只有今日一半大時發出的；z 約 1100 的宇宙微波背景，則是在宇宙約小一千倍、也相應熱一千倍時發出的。

常見的誤解是用狹義相對論的都卜勒公式從 z 算出一個退行速度，並把它當成穿過空間的運動。對鄰近星系這是不錯的近似，但在大 z 時就純屬錯誤，因為這個效應是空間累積伸展的結果，而非單一的相對速度。宇宙學紅移也不同於因爬出重力井而造成的重力紅移，雖然兩者都使光變紅。