首先天文學家使用的是比較先進的光學天文望遠鏡及光學儀器對河外星系進行觀察，對於紅移或藍移的判斷是比較準確的；其次根據紅移公式Z=v/c進行推算。並將紅移分三類進行推理，然後再得到結論。

第一類紅移 多普勒紅移：當一個物體，比如一顆恆星，遠離觀測者而運動時，其光譜將顯示相對於靜止恆星光譜的紅移，因為運動恆星將它朝身後發射的光拉伸了。

第二類紅移 宇宙學紅移：它由於宇宙空間自身的膨脹所造成的，例如遙遠星系離我們遠去。這並不是因為星系在空間運動，而是星系之間的虛無空間(嚴格說是時空)在膨脹。

第三類紅移 引力紅移：當火箭在引力場中向上運動時，它損失能量並減速。但光不可能減速；光永遠以比300,000公里每秒小一點點的同一速率c傳播。既然光損失能量時不減速，那就只有增加波長，也就是紅移。

所以說光的紅移現象就是光的波長增加，標誌光子背離我們遠去，這是沒有矛盾的。這也有可能是宇宙不斷膨脹的結果，天文學家也在換思維分析，如嘗試使用引力波測速法，射電望遠鏡測速法等。

愛因斯坦的相對論基礎公設是光在真空中的速度不變，至少到現在還沒有推翻這個公設的必要和實踐。根據宇宙大N理論(詳見天涯煮酒量子理論的深層昇華篇)，光的本質是構成空間的基本粒子的機械振動，這種振動和同向同速運動的能量粒子一起構成物質，所以物質的波粒二象性和運動性與生俱來。物質相對空間擁有絕對運動的速度，因不同頻率的振動和相適應的能量粒子可組合成不同的物質。與光頻率相適應的物質是可見物質，與其他頻率振動相適應的可以稱之為擬物質，人類不可見，但不代表不存在，這其中包括概念中的暗物質。也就是說，你敲擊一下桌子，這個振動如果碰上了合適的能量粒子，它們就能組合成擬物質。低於可見光頻率很多的振動形成的擬物質具有很低的質量，高於可見光頻率很多的振動形成的擬物質具有很高的質量。沿著本理論進行實驗研究，就會得出很好的包羅永珍的宇宙綜合理論。紅移和藍移，本質上沒有突破光的頻率限制，所以我們能觀測的到，但如果頻率偏移過多，可見的物質就變成了不可見的擬物質，這其中包括質量極大的黑洞，以及質量極小的光電磁。以前本理論描述當基本粒子振動傳播速度大於能量粒子的速度時，激發出光電磁現象，是基於空間中機械振動頻率數量級越低，傳播速度就越低這一基本理論，與多普勒效應是相符合的。

首先，光子在真空的速度是不變的，但是它由靜止質量，也有引力質量，紅移有3個，多譜勒紅移、宇宙學紅移和引力紅移。

多普勒效應說的是振動源和觀察者以速度作相對運動時，觀察者接受到的頻率與振動源發出波的頻率不一樣的現象。在地球上，我們不僅僅探測到光波的多普勒效應，也經常在日常生活中感覺到聲波的多普勒效應。比如說用聲音的遠近來分辨這種多普勒效應。

在看引力紅移，根據廣義相對論，時間在引力場變慢了，震盪週期變短了，光源所發出的波長比沒有引力場中光源所發出的波長更長。

從空間的角度出發，光源離開發光體之後，受到周圍引力場的作用，而產生的普線的變化。當光子從強引力場到弱引力場，光子需要克服引力，而損失能量，產生紅移。

從能量的角度出發，從強引力場向上發出的光波，比如說光子從一樓到達10樓頂端，具有引力勢能mgh，光子沒有靜止質量，但具有能量e =hv ,光子在頂樓具有更大的引力勢能，這個引力勢能可以看作是光子紅移損失的能量轉換而來。因為紅光的能量最小。損失的能量直接轉換成引力勢能。

致於宇宙學紅移，因為時空的膨脹，使得看起來所有的星系都在遠離我們而去，但這和星系之間的相對運動有所區別。如果星系之間相對運動，便會使得某些星系互相遠離，而另外一些星系互相接近。空間膨脹則使得所有的星系都在互相散開，在空中傳播的電磁波波長也被拉開，造成所有星系中都觀察到譜線紅移。