宇宙大爆炸的实验基础有几个。最早的观察是所谓4K背景微波。还有光谱红移。

这个微波的频段分布相当于绝对温度4K（频段分布由温度唯一决定）。但，非常奇怪的是这个频段的微波在我们这个宇宙里各个方向完全是一样的。这种情况只有一个可能，也就是微波产生的时候，这个宇宙是个非常非常小的空间，小到微波在各个方向上看都完全一样。换句话也就是说，这个微波是宇宙大爆炸前残留下的。也就是大爆炸前，“宇宙”的温度非常非常高，辐射的分布当然不是微波，而是非常非常非常短的（极高能）波段。大爆炸后，宇宙急剧冷却，波长分布逐步转向长波。直到现在的140亿年以后，剩下就是微波了。

按照黑体辐射理论，所有（静止）物体的辐射波段分布都由温度唯一决定。热的物体，辐射短波多，冷的物体辐射长波多。恒星的温度大约与太阳接近。恒星的组成也与太阳相似。

运动的物体的光谱波段分布不仅由温度决定，还和运动速度，方向有关。就好比汽车高速对开时，喇叭的声音变得尖锐，离开时喇叭的声音变得鈍一些。这就是多普勒效应。

这个光谱的偏移可以用来测定远程的星系相对我们所在的星系的运动。如果是离开，距离越来越远，光谱就变长，称红移。如果距离越来越近，光谱就变短，称为蓝移。现在所有测量都说明是红移。也就是说星系越来越远，也就是宇宙在不断膨胀。反过来，追溯到时间的源头，大爆炸以前，宇宙就是很小很小很小的一块，大约就只有橄榄球／篮球那么大。（由此可见，前人们玩的球的大小很有科学根据）。

再仔细观察，人们发现越远的星系，红移越厉害。这说明，越远的星系离开我们的速度越快。也就是，宇宙膨胀的速度在加快。这个非常奇怪。爆炸后的物体，因为互相的引力，应当越来越慢才对。唯一可行的解释就是宇宙中充满了某种我们还不知道的物体在吸引宇宙不断加速扩大。这就是所谓“暗物质”的来由。