直覺上，一件事情如果經常性地變來變去，總讓人難以捉摸，無法研究。但科學家卻得在變來變去的現象當中找尋規律，找出定律，例如伽利略，他在研究物體從高空落下的運動情形，他發現物體每一秒落下的距離並不相同，如果第一秒是一公尺，第二秒卻是落下四公尺，第三秒則是九公尺，也就是說落下物體所行經的距離和落下的時間平方成正比，伽利略從實驗中找到規律，也就是現在所稱的自由落體定律。

天上的星星發光也是會變來變去，有時明、有時晦，在這明晦之間的規律，是能被當作測量距離的利器。話說十九世紀末，天文學家已經能將星光像摺扇般展開成一系列的光譜，進而得知星星的成分。這方面的進展全靠德國科學家弗朗和斐（圖一）的發現，弗朗和斐原是製作鏡子和玻璃切割的學徒，有著玻璃製造的天分和技術，能夠精確地測量透過玻璃的光，並從當中發現太陽光譜有五百多條的吸收譜線，打開了天文學家研究天體的另一扇大門。

不僅太陽有光譜線，其他恆星也有類似的譜線，甚至有些譜線不出現在太陽光譜內。天文學家藉由譜線的觀測和記錄，想作為恆星分類的基礎。19世紀末，美國哈佛大學天文台已經是世界一流的天文研究機構，當時的天文學家皮克林正對恆星進行分類研究，他雇用了許多女助理（如圖二），從事繁複的恆星光譜分類工作，這群女助理當中也出了不少重要的女天文學家，例如李薇特。

李薇特出生於1868年，1892年畢業於波士頓拉德克利夫學院，1902年進入皮克林研究小組工作，之後參與具有創造性的工作。1908年，她利用望遠鏡尋找不同亮度的星星。李薇特並不是任意選擇天上的星星，她將觀測重點放在麥哲倫星雲，這些星星都來自於同一個麥哲倫星雲，代表這些星星離我們的距離幾乎相近，這時亮度的不同便代表了星星各自的發光程度(即光度）。假想我們拿了一些100瓦的燈泡（100瓦代表了燈泡的光度），放置在不同距離的位置上，這時看到燈泡的亮度是不同的，離我們越遠的燈泡越暗。但如果將各種不同瓦數的燈泡放在同一位置上，看起來較亮的燈泡，代表瓦數較大，這和李薇特所要做的工作相同。

當時的天文觀測已經廣泛使用照相攝影的技術，李薇特從拍攝小麥哲倫星雲的照片中分辨出一些特別的恆星。這些恆星特別之處在於亮度的周期變化，一開始星星的亮度不斷地快速增加，到達最亮的亮度之後，便慢慢地變暗，然後又快速變亮（如圖三），週而復始，稱之為變星。李薇特還發現一些變星有特定的變化模式，越亮的變星，週而復始的變化周期越長，最亮的需要一個月的變化周期，最暗的只需一天左右。這種變化的模式和仙王座的Delta Cephei相同，因此這類型的變星都被取名為造父變星(Cepheid variable)。

由於對造父變星的研究，李薇特提出了標準燭光的概念。天文學家只要知道恆星的光度（真正的發光程度，和距離無關），便可以得到恆星的距離，這就像是拿著一盞已知瓦數的燈，無論將這盞燈放到那個位置，便可以根據看到的亮暗程度，求得距離（亮度和距離的平方成反比）。造父變星便是一種標準燭光，李薇特從測量位在麥哲倫星雲內的造父變星，得到亮度和變化周期的關係，由於這些造父變星是在相同的距離，因此這個周光關係也適用在光度和變化周期上。只要量得造父變星的變化周期，透過周光關係得到光度，然後和造父變星的亮度做比較，便可以得到距離。

天文學家現在知道造父變星是一種邁入老年的紅巨星，它不像身處壯年的太陽，可以保持體態，紅巨星的體積會隨時間不斷地膨脹縮小，使得紅巨星亮度產生週期性的變化。造父變星是天文學家測量距離的重要工具，1923年，美國天文學家哈柏利用造父變星測量出仙女座星雲（如圖四）的距離，他發現這個距離比銀河還要大，顯示仙女座星雲應該是獨立於銀河之外的星系，這個證據支持當時的島宇宙理論，將人類的視野擴展到本銀河系外，開啟了研究河外星系的大門。