什麼是暗能量？
宇宙黑暗的一面——它充滿了暗物質和暗能量。暗物質是漂浮在星系周圍的看不見的物質，物理學家已經使用巨大的粒子對撞機和其他複雜的技術來尋找它。但是暗物質的陌生兄弟暗能量呢？
暗能量是指隨著時間的推移導致宇宙膨脹得越來越快的事物。作為宇宙中能量的主導形式，暗能量正在推動宇宙加速膨脹，但它的性質仍然是一個完全的謎。暗能量是物理學家提出的一種假想能量形式，用於解釋為什麼宇宙不僅在膨脹，而且還在加速膨脹。
將暗能量視為引力的「邪惡對應物」——一種「反引力」的力，它提供充滿宇宙並拉伸時空結構的負壓。暗能量以越來越快的速度驅使宇宙物體分開，而不是像引力那樣將它們聚集在一起。據估計，暗能量約占宇宙總能量和物質（物質/能量收支）的 68% 至 72%，這意味著它在很大程度上支配著暗物質和日常物質。
暗能量在做什麼？
如果暗能量導致宇宙加速膨脹，我們難道不應該看到我們的咖啡杯從我們身邊移開，或者注意到我們每天上下班的時間越來越長嗎？
我們沒有看到這樣的事情發生（儘管有時我們可能會感覺），因為受引力束縛的物體，例如恆星、行星系統、星團、星系、星系團，甚至我們的咖啡杯和桌子，似乎沒有經歷過暗能量的影響。在小尺度上，引力仍然戰勝暗能量。
暗能量似乎只在宇宙的最大尺度上起作用，隨著宇宙的膨脹，這種現象只能通過觀察被數百萬、數十億的巨大空間鴻溝隔開的星系和其他宇宙物體來測量。甚至與我們相距數百億光年。並且這些宇宙物體之間的距離越大，它們彼此遠離的速度就越快。
作為對此的一個簡單的比喻，想像一下在氣球上畫三個點，兩個靠得很近，另一個相距較遠。在這個比喻中，暗能量是吹入氣球克服重力的呼吸，重力由氣球橡膠皮的張力表示。當氣球膨脹時，三個點都會相互遠離，但最遠的點會移動得更快。
這就像三個星系，兩個靠得很近，另一個離得較遠，後者移動得更快，因為它與其他星系之間的空間，就像氣球的橡膠一樣，正在拉伸，空間越大，意味著膨脹越大。
目前，科學家估計星系之間的距離每百萬年增加 0.007%。理論天體物理學家伊桑西格爾在大思考的專欄中解釋對於 1 億光年外的宇宙物體，天文學家推斷它以「實際值」計算，它正在以每秒 2,150 公里的速度後退。與此同時，一個距離我們 10 億光年的星系正在以大約每秒以 21,500 0公里/秒的速度後退。
當它們分離出來時，由於宇宙的另一個「黑暗」方面——暗物質，星系保持它們的形狀並且不會在內部散開。不要被相似的名字所迷惑，暗能量和暗物質——有時被組合在一起並被描述為「暗宇宙」——除了一些表面上的相似之處外，人們認為它們沒有關聯。
暗能量與暗物質：有什麼區別？
宇宙的兩個「黑暗」方面都是神秘的，迄今為止無法解釋，並且無法通過它們對可見物質的影響推斷它們的存在來直接檢測到它們。但是，將暗能量簡單地視為暗物質的能量等價物是不正確的。
暗物質不像由質子和中子組成的原子物質那樣與光相互作用，質子和中子是重子粒子家族的一部分，它每天都圍繞著我們，被稱為「重子物質」。因此，暗物質的字面意思是「暗」，因此「暗物質」中的前綴比「暗能量」中使用的字面意思更多，而不僅僅是暗指神秘的性質。
我們知道暗物質存在的主要方式是它把星系聚集在一起的引力效應。沒有暗物質的引力影響，星系旋轉得如此之快，以至於它們可見物質——恆星、行星、氣體和塵埃——的引力影響不足以阻止它們飛散。
這意味著當暗能量在大範圍內將事物分開時，暗物質在較小的範圍內將星系聚集在一起。在這方面，暗能量和暗物質幾乎可以被認為在宇宙中具有相反的作用。 就宇宙的能量和物質含量而言，我們已經看到暗能量約占 68% 至 72%。剩下大約 32% 到 28% 的宇宙物質和能量預算留給其他——主要是暗物質和重子物質。
根據宇宙中暗物質與重子物質的重量之比約為 6 比 1。這意味著大約 25% 的能量/物質預算是暗物質，並導致令人震驚的認識，即構成恆星、行星和我們所見一切的物質在我們周圍，不超過宇宙總含量的 5%。
難怪解開黑暗宇宙的奧秘已成為科學家們迫切關注的問題，畢竟它的存在意味著我們幾乎不知道宇宙中大約 95% 的部分是什麼。
我們有什麼關於暗能量的證據？
1990 年代後期，兩個獨立工作的科學家團隊通過發現宇宙正在加速膨脹而首次探測到暗能量。 這些團隊正在對 Ia 型超新星進行調查，這是一種在大質量恆星死亡時發生的宇宙爆炸，它產生的光發射非常均勻，非常適合測量宇宙距離。
這是因為隨著宇宙的膨脹，來自遙遠光源的光需要很長時間才能到達地球，其波長會「拉長」。由於紅色是與長波光相關的顏色，因此這會導致光變紅，天文學家稱之為「紅移」。光源距離越遠，它的光越紅移，來自宇宙年輕時存在的極遠光源的光源轉移到電磁光譜的紅外區域。
天文學家正在觀察這些所謂的「標準燭光」超新星，以試圖測量宇宙膨脹率——稱為哈勃常數。 他們發現，在宇宙年輕得多時爆發的更遙遠的超新星比預期的要暗淡。這意味著這些超新星比它們應該的更遠，暗示宇宙膨脹正在加速。 這一發現將通過後續觀察和對大爆炸後遺留下來的稱為「宇宙微波背景」的輻射場的測量得到證實。
為什麼了解暗能量很重要？
了解暗能量是建立宇宙如何隨時間演化的準確模型的關鍵，這包括它所呈現的形狀以及它將如何結束。 宇宙的起源和命運都由它的「臨界密度」決定，斯威本天體物理學和超級計算中心定義為「宇宙停止膨脹所需的平均物質密度，但只有在無限時間之後」。
如果宇宙的物質/能量密度等於臨界密度，那麼就幾何學而言，宇宙就像一張紙一樣平坦。在物質主導的宇宙中，臨界密度介於坍縮的「重宇宙」所需的密度和永遠膨脹的「輕宇宙」所需的密度之間。沒有暗能量的宇宙總含量只有一個扁平宇宙所需的 30% 左右，這是一個由大爆炸產生的宇宙應該具有的幾何形狀。這是因為早期暴脹應該像一張紙一樣在幾何上「平滑」宇宙。
將暗能量添加到宇宙的質能收支中，足以「補足」它，使宇宙變得平坦，在最簡單的宇宙膨脹模型中，它使宇宙的密度接近臨界密度。 在引入暗能量之前，宇宙學家假設引力的吸引力最終會壓倒宇宙的膨脹。這可能會導致宇宙出現幾個可能的「終結」，其中一個「大擠壓」表明宇宙將開始收縮並自我收縮。
宇宙膨脹的加速打消了這個想法。如果暗能量繼續加速宇宙的膨脹，那麼它的命運可能是「大撕裂」，而不是大收縮。在這種情況下，暗能量最終會支配宇宙的每一種基本力 ——引力、電磁力以及強核力和弱核力——破壞或撕裂目前由這些力束縛在一起的一切，無論是星系，行星，或人，甚至構成原子的質子和中子。