宇宙學(xué)家認(rèn)為，宇宙中是由73%暗能量+23%暗物質(zhì)+4%的可見物質(zhì)組成，除了可見物質(zhì)外這兩種形式的東西因為不在我們的視線之內(nèi)，到目前為止也沒有直接被發(fā)現(xiàn)的證據(jù)存在，但客觀上通過其他形式的相關(guān)實驗可以證實其存在的必要性，一定意義上而言其實僅限于科學(xué)家的理論設(shè)想之內(nèi)，但相關(guān)的研究和觀測從沒有停止過。

宇宙由暗物質(zhì)及暗能量組成的網(wǎng)

暗物質(zhì)雖然不可見但有辦法證實它的存在，那就是充分利用光線的偏轉(zhuǎn)特性來描繪暗物質(zhì)的存在。根據(jù)廣義相對論的理論描述任何一切有質(zhì)量（包括暗物質(zhì)）的物質(zhì)都會有扭曲空間的特性，光線穿過被扭曲的空間會發(fā)生折射改變路線，偏轉(zhuǎn)的光線路徑被改變，就意味著光線發(fā)生了彎曲。那么能導(dǎo)致空間彎曲的物質(zhì)是什么呢？要么是可見的物質(zhì)，要么是不可見的物質(zhì)------暗物質(zhì)，暗物質(zhì)導(dǎo)致的空間彎曲如何顯現(xiàn)出來呢？彎曲度空間又是一種什么樣的狀態(tài)呢？被扭曲的空間其實就像水中的波紋漣漪，當(dāng)光線穿過時波紋漣漪會折射光線從而顯露出扭曲空間的光影，扭曲空間的光影其實就是暗物質(zhì)的存在狀態(tài)。

斯隆數(shù)字巡天觀測組（SDSS）使用哈勃對80億光年范圍觀測了近1000個小時，對大半個宇宙中存在被扭曲了的空間進行了定位測量，最終確定了暗物質(zhì)在宇宙中的位置及分布狀態(tài)。

暗物質(zhì)想象圖

科學(xué)家通過對暗物質(zhì)的存在形式及描述，確定了暗物質(zhì)存在的必要性和合理性，但新的問題又接踵而來。假設(shè)暗物質(zhì)存在質(zhì)量就必然會產(chǎn)生重力，有重力存在的物質(zhì)必然會產(chǎn)生引力，而引力則會對其他物質(zhì)產(chǎn)生約束力。原則上我們都知道宇宙當(dāng)前正在加速膨脹，如果宇宙中暗物質(zhì)比例太多的話應(yīng)該會對擴張中的宇宙產(chǎn)生阻止遏制膨脹的作用力才對，宇宙膨脹的速度非但沒有減緩反而在加速。如果宇宙中暗物質(zhì)的存在有足夠多的話，宇宙就會由擴張狀態(tài)向收縮狀態(tài)發(fā)展最后歸趨于零，也就是說宇宙最終不復(fù)存在了。這顯然這不符合宇宙膨脹理論的描述，那么唯一可以解釋的通的就是宇宙中應(yīng)該還有一個更為神秘的力量，這個力量作為一個反作用力在維持著宇宙擴張的動力需求。

從暗物質(zhì)存在的合理性和必要性來看，科學(xué)家假設(shè)一旦宇宙中的暗物質(zhì)占據(jù)到足夠多的數(shù)量時，就會形成一種制約宇宙膨脹的阻力，如果數(shù)量占據(jù)優(yōu)勢我們的宇宙就可能被逆向收縮導(dǎo)致坍塌湮滅。但現(xiàn)實下如何證明宇宙是在快速的暴漲而不是在收縮呢？

暗能量想象圖

索爾。波爾馬特，美國勞倫斯伯克利國家實驗室教授，他領(lǐng)導(dǎo)著一支由物理學(xué)家和天文學(xué)家組成的國際科研小組，先后10年的科研經(jīng)歷，通過對超新星爆炸的跟蹤觀測最后確定了宇宙正在加速擴張的結(jié)論。

要想測出當(dāng)前的宇宙是在減速還是加速，關(guān)鍵是要先測量出宇宙過去的膨脹速度有多快，再和現(xiàn)在的速度進行比較就可以得出結(jié)論。問題是要測出過去的速度就必須要找到更為合適的參照物進行測量標(biāo)記，為此他們標(biāo)繪了可觀測宇宙中108億光年的古老星系的地圖。他們標(biāo)記了這些古老星系的距離和位置，然后剩下的問題從尋找超新星爆炸為觀測目標(biāo)開始。

超新星爆炸

超新星爆炸是恒星死亡終結(jié)時的最后表現(xiàn)形式，爆炸時產(chǎn)生的亮光相當(dāng)于所在星系1000萬個恒星亮度，作為觀測捕捉目標(biāo)來說非常容易被發(fā)現(xiàn)，但這類天體的爆發(fā)時間卻是無法預(yù)測，這就意味著要擴大搜索目標(biāo)范圍延長觀測時間才有可能成功。索爾的觀測捕捉目標(biāo)是1A型超新星，這類型的天體通常都是雙星系統(tǒng)，一顆生命衰竭被演化成碳氧型白矮星，另一個內(nèi)部核聚變機制正常的主序星，兩顆伴星相互圍繞運動。白矮星因為自身物質(zhì)燃燒殆盡產(chǎn)生大量的重金屬元素，密度增大內(nèi)部坍塌壓縮導(dǎo)致體積縮小成為地球般大小，但引力強大到吸收伴星的物質(zhì)來增加自身的質(zhì)量。當(dāng)白矮星吸附的質(zhì)量達(dá)到太陽質(zhì)量的1.44倍時核聚變被重新開啟，當(dāng)吸附的質(zhì)量超過太陽3倍時，碳原子達(dá)到了核聚變的臨界值條件隨即能量爆發(fā)將白矮星炸的尸骨全無只剩下一片塵埃和氣體。白矮星爆炸通常所發(fā)出的光亮度相同，所以成為眾多科學(xué)家研究宇宙的重要觀測對象，天文學(xué)上也被稱為“標(biāo)準(zhǔn)蠟燭”。但因為爆發(fā)時都是隨機不確定性的所以尋找起來非常麻煩。

索爾在可觀測宇宙中尋找目標(biāo)，運用宇宙地圖模型確定了108億光年的觀測范圍，并開發(fā)出了一套根據(jù)自己要求的搜索系統(tǒng)，對目標(biāo)區(qū)域?qū)嵤┏掷m(xù)性的觀測跟蹤搜索。通過不懈努力的觀測搜尋，最終確定了多個高價值目標(biāo)，最后將目標(biāo)交給夏威夷的凱克天文臺望遠(yuǎn)鏡，測量超新星的距離變化數(shù)據(jù)，結(jié)果卻是令所有的科學(xué)家都大吃一驚。

白矮星吸附伴星物質(zhì)

索爾發(fā)現(xiàn)超新星的觀測距離數(shù)據(jù)與之前的位置坐標(biāo)無法匹配，位置在爆炸之后發(fā)生了位移距離變得更遠(yuǎn)了，通過反復(fù)試驗觀測和數(shù)據(jù)對比最后確定了結(jié)果，這意味著宇宙不是在減緩膨脹而是在快速膨脹，這個結(jié)果驚動了當(dāng)時所有的天文及理論學(xué)家，索爾為此獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。

現(xiàn)在問題來了，宇宙被證實正在加速擴張，暗物質(zhì)的存在也似乎合情合理，那么導(dǎo)致宇宙大尺度擴張的原因是什么？暗物質(zhì)為什么沒有對宇宙空間及其他物質(zhì)產(chǎn)生作用力呢？導(dǎo)致宇宙加速擴張的是不是還有一種被隱藏的神秘力量而未被發(fā)現(xiàn)呢？

物理學(xué)中最主要的重力顯然是遇到了對手，而且這個對手遍及宇宙各處，無時無刻的都在與重力產(chǎn)生抗拒，但是無法觀測、發(fā)現(xiàn)或確定它的存在，為了自圓現(xiàn)有的理論體系它的存在十分重要，以至于這個設(shè)想的提出都顯得那么合情合理無法替代，這就是暗能量的學(xué)說理論橫空出世的最佳時機。

空間中暗物質(zhì)分布

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)宇宙中充斥著無窮無盡的反作用力，而產(chǎn)生發(fā)作用力的應(yīng)該是一種不被發(fā)現(xiàn)的神秘物質(zhì)，因為不可見所以無法發(fā)現(xiàn)，干脆就先給它起個名字叫暗能量。是它跟物質(zhì)的重力產(chǎn)生反作用力，排斥了一切引力將宇宙推向擴張的方向。這種物質(zhì)與暗物質(zhì)應(yīng)該是一對冤家，暗物質(zhì)在宇宙中存在的量是一定的，隨著宇宙在不斷地增大而其數(shù)量會被稀釋密度減小，重力影響就會有所降低。暗能量卻是無處不在，它穿行于宇宙各個地方也包括我們自身，在小的作用力場下不易顯現(xiàn)，而在大范圍的作用力場下才可以發(fā)揮作用變得有意義。暗能量有一個較為特別的特性就是不像暗物質(zhì)那樣定量可以做到在宇宙增大效應(yīng)中被稀釋，它會隨著宇宙增大而增大不會減少。這其實正是暗物質(zhì)及其它可見物質(zhì)的重力作用會被暗能量的反作用力擊敗，從而導(dǎo)致反作用力的勝出將宇宙推向擴張的方向。

對此可以看出，暗能量學(xué)說是在補充宇宙暴漲的理論不足，它與暗物質(zhì)一起構(gòu)成理論體系的一部分。宇宙標(biāo)準(zhǔn)模型的建立將暗物質(zhì)與暗能量理論納入其理論體系，威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）成為建立和驗證標(biāo)準(zhǔn)模型的重要服務(wù)角色，標(biāo)準(zhǔn)模型將暗能量定義為宇宙常數(shù)，WMAP提供數(shù)據(jù)驗證支持，計算出宇宙年齡為137.72 ± 0.059億年，現(xiàn)在的宇宙膨脹速率（哈勃常數(shù)）為69.32 ± 0.80 （公里/秒）/百萬秒差距。宇宙的組成中有 4.628 ± 0.093%的一般重子物質(zhì)，有24.02+0.88?0.87%既不吸收也不放射光的的冷暗物質(zhì)（CDM），71.35+0.95?0.96% 使宇宙加速膨脹的的暗能量。這些數(shù)據(jù)表明，一個加速膨脹的宇宙在暗能量的推動下將成為無限的可能。

宇宙微波輻射圖