当我们提及暗能量时，常常会与暗物质混淆，这主要是因为它们的名称都含有「暗」字。
实际上，这两者几乎没有相似之处，除了都不与电磁力互动外。不同之处在于，暗物质对其它物质有吸引作用，而暗能量则表现为排斥力。
根据当前宇宙学模型的预测，暗能量可能占宇宙总能量的68.3%，暗物质约占26.8%，可见的普通物质仅占4.9%（这些数据可能有误差）。因此，研究暗能量对于揭示宇宙的奥秘至关重要。
无论是暗物质还是暗能量，之所以称之为「暗」，是因为它们不可见，这种不可见不仅是肉眼无法直接看见，也包括电磁探测器无法探测到。
这些物质不与电磁力互动，意味着它们与人类的感知世界无关。
我们通过五官——眼、鼻、舌、耳、肤——感知外界，这些感官本质上是通过电磁力的介入将信息传递给大脑。
由于暗物质和暗能量不参与电磁互动，它们自然无法被人类感官直接察觉。
尽管暗物质不参与电磁作用，但它们确实参与引力互动，这是它们被初步认识的方式。
荷兰物理学家扬奥尔特首次提出暗物质的概念，这也是后来以他命名的奥尔特云。
1932年，奥尔特在研究银河系的自旋动态时，发现其外围的旋转速度远超过理论预期。如果银河系没有隐藏的额外质量，那么其自身的引力将无法抵抗外围星系强大的离心力，这将导致星系解体。
因此，他推测银河系中必须存在一种无法看见的额外物质，也就是所谓的暗物质。
目前，关于暗物质存在的最有力证据来自于大尺度的引力透镜效应。
一个典型的例子是子弹星系团的观测。
子弹星系团由两个船底座碰撞星系组成。如果没有暗物质的存在，根据这两个星系的质量无法解释其产生的显著引力透镜效应，因此天文学家能够通过引力透镜效应推断出暗物质的分布。
在观测中，星系团中发出X射线的正常物质显示为粉红色，而根据引力透镜效应推测的暗物质分布显示为蓝色。
这种观测使子弹星系团成为暗物质存在的最佳证据之一。
我们已经通过多个引力透镜效应观察到，暗物质在宇宙中的分布极为不均匀，通常是以团状分布的。
这与暗能量的情况完全不同，暗能量在宇宙中是非常均匀的分布，且它不参与引力作用，反而呈现为一种普遍的排斥力。
对于暗能量的了解可以追溯到广义相对论中。
广义相对论的核心是引力场方程。引力场方程最初的形式如下。
然而在1917年，爱因斯坦在尝试解这些方程时，他发现根据它们计算出的宇宙必须是动态的——不断扩张或收缩。
但在那个时代，大多数物理学家坚持宇宙是静态的观点。动态宇宙的观念难以为他们接受。因此，爱因斯坦在引力场方程中加入了一个常数项，以支持静态宇宙的解。
这个常数就是著名的宇宙学常数Λ。引入宇宙学常数后，并不意味着方程的所有解都必须是静态宇宙的，但至少提供了静态解的可能。
有人可能会质疑，在物理方程中加入常数的做法，质疑这是否会影响方程结果的正确性。
事实上，在物理方程中加入常数是常见的，例如库仑定律中的库仑常数K和万有引力定律中的引力常数G。
在引力公式中，如果不添加常数G，虽然仍能定量描述引力与物体质量及距离的关系，但得到的数值会过大，无法与其他物理量匹配。因此，需要一个常数来调整数量级的差异。
爱因斯坦在引力场方程中加入宇宙常数，也是为了使方程能与静态宇宙的观念相匹配。
但到了1924年，哈勃的观测显示，大多数星系正在远离我们，且距离越远的星系退行速度越快，这表明宇宙实际上在扩张。
最初，爱因斯坦不愿意接受宇宙扩张的事实，他甚至亲自到天文台进行观测。最终，他在1931年不得不放弃自己的静态宇宙观念，并公开承认在引力场方程中引入宇宙学常数是他一生中最大的错误。
之后，爱因斯坦从引力场方程中移除了宇宙学常数。
宇宙学常数的复活要等到1998年，那一年，天文学家观测到1a型超新星爆发的光谱线，并通过对其红移量的分析发现宇宙不仅在膨胀，而且膨胀速度在加快。
这一发现不仅意味着宇宙学常数的复活，也标志着暗能量的诞生。随后，发现宇宙加速膨胀的三位物理学家因此获得2011年的诺贝尔物理学奖。
为何宇宙的加速膨胀会使宇宙学常数再度被接受，这与暗能量又有何关联？
在1998年之前，尽管天文学家已知宇宙在膨胀，但普遍认为这是由宇宙大爆炸初期的动力所推动的减速膨胀，未来宇宙将在引力作用下停止膨胀，然后开始收缩，最终回归至奇点。
然而，1998年发现的宇宙加速膨胀现象颠覆了之前的所有猜测。那时，甚至有人开始质疑引力场方程的正确性。
在之前的减速膨胀模型中，由于没有斥力的概念，引力场方程对于描述这种现象非常合适。
我们可以将减速膨胀视作大爆炸的余波，初期膨胀速度很快，但在引力的作用下，膨胀速度逐渐减缓，最终宇宙会开始收缩。
然而，面对宇宙加速膨胀的事实，引力场方程就难以自圆其说。
因此，从那时起，广义相对论被视为一种局限性理论的观点逐渐流行起来。
局限性理论认为，广义相对论并不是适用于宇宙中所有现象的普遍引力理论，而仅仅是牛顿引力理论在某些特定情况下的扩展，适用于恒星系内和小尺度引力现象。
而广义相对论虽然能兼容牛顿理论，还可以处理黑洞和中子星那样强引力的现象，但对于超大尺度下的加速膨胀现象，则需要新的理论框架，例如斥力理论。
这种观点的接受并不容易。如果引力和斥力同时存在于宇宙中，那么二者的分界线在哪里呢？为什么在超大尺度上表现为斥力，而不是引力呢？
迄今为止，物理学家们已逐渐接受了斥力的概念，并认为引力与斥力共存于宇宙之中，没有明确的尺度界限。之所以在超大尺度上表现为斥力，则是因为暗能量假说的支持。
该假说认为，宇宙中均匀分布着暗能量，这种暗能量表现为排斥力，推动宇宙的加速膨胀。
暗能量的概念与宇宙学常数之间存在着直接联系。
在引力场方程中，宇宙学常数的正值代表着斥力作用。
将宇宙学常数引入爱因斯坦的引力场方程可能会让许多人感到困惑。通过转换公式，可以得到一个更易理解的表达。
经过推导，将宇宙学常数放入牛顿引力方程后，我们得到一个简单的公式。
这个公式中的F代表物体受到的力，G是万有引力常数，M是物体的质量，Λ是宇宙学常数，R则代表物体之间的距离。
在这个公式中，负号表示引力作用，而正号则表示斥力作用。
因此，当我们在引力公式中加入宇宙学常数时，物体会同时受到引力和斥力的双重作用。
如果引力作用大于斥力作用，则物体会表现出引力特征；反之，如果斥力作用更强，物体则会表现为斥力。
但是，这个公式中除了距离R是变量，其他参数都是常数。因此，物体表现出引力还是斥力，完全取决于距离的变化。
在引力项中，距离R的平方出现在分母，而斥力项的距离R则出现在分子。
此外，引力项的常数GM远大于斥力项的数值。
因此，尽管随着距离增大，R导致的引力项逐渐减小，但在初始阶段，整体数值仍然大于斥力项。由于引力项的R是平方关系，距离增加时，引力项的减小速度会更快，最终在某一特定距离上达到平衡点，使斥力战胜引力。
通常在星系尺度上，引力仍然占主导地位，但当空间尺度超过数千万光年，斥力开始显现出主导作用。
这也解释了一个常见的疑问：我们都知道宇宙在加速膨胀，但距离地球最近的仙女座星系却正以每秒110公里的速度接近银河系，预计在45亿年后将与银河系碰撞。
这一现象并不矛盾，因为银河系与仙女座的距离仅为250万光年。在这个距离尺度上，引力依然占据主导地位；而在更远的距离上，斥力可能开始占优。
当前学界的主流观点认为，在引力场方程中引入宇宙学常数后，超大尺度下的斥力作用正是由暗能量主导的，这也成为宇宙加速膨胀的驱动力。
然而，宇宙学常数面临一个重大挑战，那就是引入宇宙学常数后，计算出的引力场方程的真空能量与量子力学计算的真空能量之间存在严重的不一致。
这一表述听起来较为复杂，但其实简单明了。即宏观和微观的计算结果大相径庭。
事实上，真空中并不代表能量为零。因为在真空状态下，总会产生「虚粒子对」，这些粒子是反物质形式的，它们的能量是从真空中借来的，然后又会迅速湮灭。
宇宙中的所有空间都会不断冒出虚粒子，从而导致真空的最低能量并不为零，这种现象称为真空零点能。
而宇宙的真空总能量可以通过对所有真空零点能进行积分来获得，也就是对微观尺度下的真空能量进行计算。
在宏观层面，通过引入宇宙学常数的引力场方程也可以计算出宇宙的真空能量。然而，得出的结果与量子力学的结果相差了120个数量级。这种巨大的差异，就像是用两种不同的方法计算一个人的体重，其中一个得出100斤，另一个却是100万亿吨。
目前尚不清楚究竟哪个计算是正确的，也许两者都存在错误，或者其中一个是对的而另一个是错的。更有可能的是，两者都对，但忽略了某个重要的隐变量。
随着越来越多的天文观测数据的出现，似乎宇宙学常数本身也存在问题，可能并非真正的常数，而是一个变量。如果这一假设成立，就可能引出动态暗能量的理论。
在动态暗能量假说中，暗能量的强度会随着时间的推移而增强，可能在遥远的未来，100米以上的尺度都将以斥力为主，最终引力仅在基本粒子尺度内有效，而在基本粒子之外的尺度上将主导于暗能量的斥力。
这一理论预测了一个被称为「大撕裂时代」的未来。在大撕裂时代，宇宙中的所有物质都将表现为斥力作用。太阳、人体、细胞、分子，甚至原子核，都会在斥力的影响下分裂成基本粒子。
届时，宇宙中将只剩下基本粒子，物质结构将不复存在，而基本粒子将在斥力的作用下彼此远离，宇宙将变得无比辽阔。
