當我們提及暗能量時，常常會與暗物質混淆，這主要是因為它們的名稱都含有「暗」字。
實際上，這兩者幾乎沒有相似之處，除了都不與電磁力互動外。不同之處在於，暗物質對其它物質有吸引作用，而暗能量則表現為排斥力。
根據當前宇宙學模型的預測，暗能量可能占宇宙總能量的68.3%，暗物質約占26.8%，可見的普通物質僅占4.9%（這些數據可能有誤差）。因此，研究暗能量對於揭示宇宙的奧秘至關重要。
無論是暗物質還是暗能量，之所以稱之為「暗」，是因為它們不可見，這種不可見不僅是肉眼無法直接看見，也包括電磁探測器無法探測到。
這些物質不與電磁力互動，意味著它們與人類的感知世界無關。
我們透過五官——眼、鼻、舌、耳、膚——感知外界，這些感官本質上是透過電磁力的介入將資訊傳遞給大腦。
由於暗物質和暗能量不參與電磁互動，它們自然無法被人類感官直接察覺。
盡管暗物質不參與電磁作用，但它們確實參與重力互動，這是它們被初步認識的方式。
荷蘭物理學家揚奧爾特首次提出暗物質的概念，這也是後來以他命名的奧爾特雲。
1932年，奧爾特在研究銀河系的自旋動態時，發現其外圍的旋轉速度遠超過理論預期。如果銀河系沒有隱藏的額外質素，那麽其自身的重力將無法抵抗外圍星系強大的離心力，這將導致星系解體。
因此，他推測銀河系中必須存在一種無法看見的額外物質，也就是所謂的暗物質。
目前，關於暗物質存在的最有力證據來自於大尺度的重力透鏡效應。
一個典型的例子是子彈星系團的觀測。
子彈星系團由兩個船底座碰撞星系組成。如果沒有暗物質的存在，根據這兩個星系的質素無法解釋其產生的顯著重力透鏡效應，因此天文學家能夠透過重力透鏡效應推斷出暗物質的分布。
在觀測中，星系團中發出X射線的正常物質顯示為粉紅色，而根據重力透鏡效應推測的暗物質分布顯示為藍色。
這種觀測使子彈星系團成為暗物質存在的最佳證據之一。
我們已經透過多個重力透鏡效應觀察到，暗物質在宇宙中的分布極為不均勻，通常是以團狀分布的。
這與暗能量的情況完全不同，暗能量在宇宙中是非常均勻的分布，且它不參與重力作用，反而呈現為一種普遍的排斥力。
對於暗能量的了解可以追溯到廣義相對論中。
廣義相對論的核心是重力場方程式。重力場方程式最初的形式如下。
然而在1917年，愛因斯坦在嘗試解這些方程式時，他發現根據它們計算出的宇宙必須是動態的——不斷擴張或收縮。
但在那個時代，大多數物理學家堅持宇宙是靜態的觀點。動態宇宙的觀念難以為他們接受。因此，愛因斯坦在重力場方程式中加入了一個常數項，以支持靜態宇宙的解。
這個常數就是著名的宇宙學常數Λ。引入宇宙學常數後，並不意味著方程式的所有解都必須是靜態宇宙的，但至少提供了靜態解的可能。
有人可能會質疑，在物理方程式中加入常數的做法，質疑這是否會影響方程式結果的正確性。
事實上，在物理方程式中加入常數是常見的，例如庫侖定律中的庫侖常數K和萬有重力定律中的重力常數G。
在重力公式中，如果不添加常數G，雖然仍能定量描述重力與物體質素及距離的關系，但得到的數值會過大，無法與其他物理量匹配。因此，需要一個常數來調整數量級的差異。
愛因斯坦在重力場方程式中加入宇宙常數，也是為了使方程式能與靜態宇宙的觀念相匹配。
但到了1924年，哈伯的觀測顯示，大多數星系正在遠離我們，且距離越遠的星系退行速度越快，這表明宇宙實際上在擴張。
最初，愛因斯坦不願意接受宇宙擴張的事實，他甚至親自到天文台進行觀測。最終，他在1931年不得不放棄自己的靜態宇宙觀念，並公開承認在重力場方程式中引入宇宙學常數是他一生中最大的錯誤。
之後，愛因斯坦從重力場方程式中移除了宇宙學常數。
宇宙學常數的復活要等到1998年，那一年，天文學家觀測到1a型超新星爆發的光譜線，並透過對其紅移量的分析發現宇宙不僅在膨脹，而且膨脹速度在加快。
這一發現不僅意味著宇宙學常數的復活，也標誌著暗能量的誕生。隨後，發現宇宙加速膨脹的三位物理學家因此獲得2011年的諾貝爾物理學獎。
為何宇宙的加速膨脹會使宇宙學常數再度被接受，這與暗能量又有何關聯？
在1998年之前，盡管天文學家已知宇宙在膨脹，但普遍認為這是由宇宙大爆炸初期的動力所推動的減速膨脹，未來宇宙將在重力作用下停止膨脹，然後開始收縮，最終回歸至奇異點。
然而，1998年發現的宇宙加速膨脹現象顛覆了之前的所有猜測。那時，甚至有人開始質疑重力場方程式的正確性。
在之前的減速膨脹模型中，由於沒有斥力的概念，重力場方程式對於描述這種現象非常合適。
我們可以將減速膨脹視作大爆炸的余波，初期膨脹速度很快，但在重力的作用下，膨脹速度逐漸減緩，最終宇宙會開始收縮。
然而，面對宇宙加速膨脹的事實，重力場方程式就難以自圓其說。
因此，從那時起，廣義相對論被視為一種局限性理論的觀點逐漸流行起來。
局限性理論認為，廣義相對論並不是適用於宇宙中所有現象的普遍重力理論，而僅僅是牛頓重力理論在某些特定情況下的擴充套件，適用於恒星系內和小尺度重力現象。
而廣義相對論雖然能相容牛頓理論，還可以處理黑洞和中子星那樣強重力的現象，但對於超大尺度下的加速膨脹現象，則需要新的理論框架，例如斥力理論。
這種觀點的接受並不容易。如果重力和斥力同時存在於宇宙中，那麽二者的分界線在哪裏呢？為什麽在超大尺度上表現為斥力，而不是重力呢？
迄今為止，物理學家們已逐漸接受了斥力的概念，並認為重力與斥力共存於宇宙之中，沒有明確的尺度界限。之所以在超大尺度上表現為斥力，則是因為暗能量假說的支持。
該假說認為，宇宙中均勻分布著暗能量，這種暗能量表現為排斥力，推動宇宙的加速膨脹。
暗能量的概念與宇宙學常數之間存在著直接聯系。
在重力場方程式中，宇宙學常數的正值代表著斥力作用。
將宇宙學常數引入愛因斯坦的重力場方程式可能會讓許多人感到困惑。透過轉換公式，可以得到一個更易理解的表達。
經過推導，將宇宙學常數放入牛頓重力方程式後，我們得到一個簡單的公式。
這個公式中的F代表物體受到的力，G是萬有重力常數，M是物體的質素，Λ是宇宙學常數，R則代表物體之間的距離。
在這個公式中，負號表示重力作用，而正號則表示斥力作用。
因此，當我們在重力公式中加入宇宙學常數時，物體會同時受到重力和斥力的雙重作用。
如果重力作用大於斥力作用，則物體會表現出重力特征；反之，如果斥力作用更強，物體則會表現為斥力。
但是，這個公式中除了距離R是變量，其他參數都是常數。因此，物體表現出重力還是斥力，完全取決於距離的變化。
在重力項中，距離R的平方出現在分母，而斥力項的距離R則出現在分子。
此外，重力項的常數GM遠大於斥力項的數值。
因此，盡管隨著距離增大，R導致的重力項逐漸減小，但在初始階段，整體數值仍然大於斥力項。由於重力項的R是平方關系，距離增加時，重力項的減小速度會更快，最終在某一特定距離上達到平衡點，使斥力戰勝重力。
通常在星系尺度上，重力仍然占主導地位，但當空間尺度超過數千萬光年，斥力開始顯現出主導作用。
這也解釋了一個常見的疑問：我們都知道宇宙在加速膨脹，但距離地球最近的仙女座星系卻正以每秒110公裏的速度接近銀河系，預計在45億年後將與銀河系碰撞。
這一現象並不矛盾，因為銀河系與仙女座的距離僅為250萬光年。在這個距離尺度上，重力依然占據主導地位；而在更遠的距離上，斥力可能開始占優。
當前學界的主流觀點認為，在重力場方程式中引入宇宙學常數後，超大尺度下的斥力作用正是由暗能量主導的，這也成為宇宙加速膨脹的驅動力。
然而，宇宙學常數面臨一個重大挑戰，那就是引入宇宙學常數後，計算出的重力場方程式的真空能量與量子力學計算的真空能量之間存在嚴重的不一致。
這一表述聽起來較為復雜，但其實簡單明了。即宏觀和微觀的計算結果大相徑庭。
事實上，真空中並不代表能量為零。因為在真空狀態下，總會產生「虛粒子對」，這些粒子是反物質形式的，它們的能量是從真空中借來的，然後又會迅速湮滅。
宇宙中的所有空間都會不斷冒出虛粒子，從而導致真空的最低能量並不為零，這種現象稱為真空零點能。
而宇宙的真空總能量可以透過對所有真空零點能進行積分來獲得，也就是對微觀尺度下的真空能量進行計算。
在宏觀層面，透過引入宇宙學常數的重力場方程式也可以計算出宇宙的真空能量。然而，得出的結果與量子力學的結果相差了120個數量級。這種巨大的差異，就像是用兩種不同的方法計算一個人的體重，其中一個得出100斤，另一個卻是100萬億噸。
目前尚不清楚究竟哪個計算是正確的，也許兩者都存在錯誤，或者其中一個是對的而另一個是錯的。更有可能的是，兩者都對，但忽略了某個重要的隱變量。
隨著越來越多的天文觀測數據的出現，似乎宇宙學常數本身也存在問題，可能並非真正的常數，而是一個變量。如果這一假設成立，就可能引出動態暗能量的理論。
在動態暗能量假說中，暗能量的強度會隨著時間的推移而增強，可能在遙遠的未來，100米以上的尺度都將以斥力為主，最終重力僅在基本粒子尺度內有效，而在基本粒子之外的尺度上將主導於暗能量的斥力。
這一理論預測了一個被稱為「大撕裂時代」的未來。在大撕裂時代，宇宙中的所有物質都將表現為斥力作用。太陽、人體、細胞、分子，甚至原子核，都會在斥力的影響下分裂成基本粒子。
屆時，宇宙中將只剩下基本粒子，物質結構將不復存在，而基本粒子將在斥力的作用下彼此遠離，宇宙將變得無比遼闊。
