在20世纪50年代，美国科学家阿瑟·爱丁顿首次提出了关于宇宙的膨胀理论，这一理论后来被证实是正确的，并且深刻地改变了我们对宇宙的理解。随着时间的推移，科学家们不断探索和研究这一现象，并通过观测和实验得到了更为精确的地平线红移值。这一现象最终被证明是由于宇宙中物质分布不均匀引起的一种效应，而这正是我们今天所称之为“多普勒扩张”的基础。
多普勒效应
多普勒效应是一个广泛存在于物理学领域中的概念，它描述了物体相对于观察者运动时，其发出的声波或光波频率变化的情况。在一个静止状态下的声音源发出的声波，当声音传播到一个以恒定速度移动的人耳朵时，由于声音源与听者的相对速度不同，发出的声音将会显得高或者低。此外，如果声音源向听者靠近，那么听到的声音将会变得更加清晰，因为音调上升；反之，如果声音源远离听者，那么音调下降，从而使得声音似乎变成了回响。
宇宙微波背景辐射（CMB）
1989年，一项名为科本天文卫星（COBE）的太空任务首次发现了CMB，这是一种由全息原子核产生并随后冷却至室温以下温度的热辐射。该辐射覆盖整个可见天空，是一种同样在所有方向上均匀分布但略有小范围差异化分散形式存在于空间中的一种能量来源。这些微小差异可以用来了解早期大爆炸之后几分钟内发生的事情，以及从那时起至今宇宙如何演化成现在这样。
CMB数据分析
通过对CMB进行详细分析，我们能够看到其温度和极化模式上的微小不规则性。这些不规则性可以解释成来自不同的质量组成，如通常认为的大气、尘埃以及暗物质等。但是，最令人惊讶的是，即便是在非常遥远的地方，大致相同大小的小区间之间仍然存在着明显差异。这表明，在最初几个小时内，有一些区域比其他区域稍微快一点膨胀，因此它们最终形成了较大的距离与彼此之间。
多普勒扩张
为了理解这种膨胀现象，我们需要考虑到物体运动时它发出的信号频率如何改变。当两个系统——例如地球和遥远星系——相互移动的时候，他们之间传递信息（如光）时，两者都受到加速作用。在这个过程中，无论哪个系统越快，就会出现红移。如果这两个系统继续接近，则看起来像是它们正在慢慢接近，而且他们发送出来的声音也越来越高。而如果它们正在离开，则看起来像是他们正在飞走，而且他们发送出来的声音也越来越低。
对我们的宇宙理解意义
因此，对CMB进行分析提供了一些关键信息：1) 宇宙一直在无休止地膨胀；2) 这个膨胀是在很早很早以前开始的；3) 宇宙中有很多结构，它们可能是由这样的原始涓流形成出来的；4) 任何给定的点都会经历类似的扩张历史，从而导致它处于特定的位置以及具有特定的属性。
总结来说，多普勒效应在研究CMB方面扮演着核心角色，因为它允许我们根据遥远星系由于宇宙本身高速运动而显示出偏振倾斜度去确定那些星系当前位于哪个位置。这进一步帮助我们构建更准确的地平线红移图，以追踪各个地区过去几十亿年的动态变化，同时还揭示了整个大爆炸模型背后的真实面貌。此外，还有一些未解决的问题，比如暗物质究竟是什么，以及为什么没有找到预期数量的大质量黑洞，但这些问题都是未来研究的一个重要方向。