隨著天文科學的進步，我們清晰的認識到宇宙中的所有物體，都正在以恆定的速度遠離周圍的一切，地球也並不是宇宙的中心，宇宙一直處於不斷加速的膨脹過程之中。早在20年前，科學家們就提出了暗能量這種無形的力量，它就像是藏匿於時空結構中的一種被壓抑的能量形式，可以揭示宇宙膨脹加速的原因。與此同時，將其用於構建更完善的宇宙模型，能夠揭示各種事物的演化，包括從大爆炸時期到現代大規模星系結構的形成。我們應該如何追蹤暗能量隨著時間發生了怎樣的變化，這種神秘的能量形式又是否可以決定我們的未來？

宇宙中的暗能量從何而來

暗能量佔據著宇宙質量的四分之三左右，與重力相反是其最具有代表性的特徵之一，它與暗物質之間並沒有直接關聯，除了“黑暗”這個詞本身，但其僅代表了它們自身的未知屬性。眾所周知，暗能量並不是一種通過直接觀察發現的能量形式，而是科學家從宇宙物體之間的引力相互作用中推斷得出。後來，暗能量衍生出了兩種模型，分別是標量場和宇宙學常數，前者可釋義為一個能量密度隨時空變化的動力學場，後者則表示了一種均勻充滿空間的常能量密度。但是，由於在空間上變化的標量場變化太緩慢，因而難以將其從宇宙常數中分離出來。

之所以會出現暗能量這種力量的假設，是因為科學家們在觀察中發現宇宙隨著時間的推移出現了加速膨脹。並且，目前的宇宙膨脹速度比以往任何時候都更快，這跟所有人之前所預期的完全相反，這意味著必須有一股力量在抵抗向內引力。簡而言之，宇宙中存在一個實體，它正在迫使宇宙發生引力作用之外的加速，雖然我們並不知道它具體是什麼。儘管暗能量的發現並不奇怪，但卻引發了更多其他的問題，比如，我們自己的存在，不過是無數世界中恆定和條件不同的世界之一。並且，科學家們都認為在尋求理解未來宇宙的過程中，暗能量的本質會起到決定性作用。

暗能量是否會隨時間而變化

在宇宙結構和演化常用到的天體物理模型中，科學家們將暗能量視為常數、甚至是宇宙常數，愛因斯坦將其作為廣義相對論的重要部分。然而，科學家們在對類星體的大型黑洞研究過程中發現，暗能量可能是被誤傳為任何類型的常數，並表示在宇宙誕生的138億年後，這股力量可能已經發生了一些不同的變化。位於星系中心的超大質量黑洞快速生長，散發出宇宙中最明亮的光度，類星體就起源於圍繞黑洞旋轉的這些物質盤。當旋轉圓盤產生的紫外線在附近的熱氣雲中撞擊電子，便會在多個波長的高能光線中產生強大的光，紫外線輻射通過兩者之間的相互作用被提升到了X射線水平。而科學家們通過觀察位於大爆炸後僅十億年的類星體發現，當時宇宙的擴張速度比預期的速度更快，也就是說這股黑暗的能量，可能隨著宇宙的變老而變得更加強烈。

通過這兩種不同類型光之間的相關性，可從太空船探測到的類星體X射線光分析物體的紫外線輸出，並且，科學家從中獲取到了類星體之間的距離信息。在此之前，研究人員對於宇宙擴張速度的研究，往往都是依賴於“標準蠟燭”（超新星爆炸），通過光線紅移拉伸的波長來確定其相對於地球的移動速度。但強大的超新星卻沒有類星體明亮，導致較遠距離觀察的難度較高，因此，這樣的發現為科學家們提供了另一種意義上的標準蠟燭，並且，這種方法和過去90億年來超新星測量的結果吻合，它可以在更廣泛的時間內評估宇宙的擴張情況。新結果和超新星之前的觀察結果一致，但若將其與早期宇宙進行比較，之前的工作覺察到了明顯加速的膨脹率，這樣的差異可能需要一種新的物理學內容來解釋，因為這包含了暗能量增加的可能性。

暗物質如何關聯宇宙的未來

在已經過去的數千年中，人類一直想要了解宇宙的形成過程，雖然宇宙學這個精確的研究領域誕生並沒有多長的時間。我們開始不再侷限於分析某些恆星或星系，而是將問題上升到諸如宇宙來自於哪裡，為什麼它會擁有如此多的天體構造，以及接下來的宇宙將會發生怎樣的事件。而宇宙視野中最大的動盪發生在20世紀20年代，科學家們通過哈勃的探測發現，空間中各個方向的星系都正在離我們遠去，通過宇宙微波背景的測量也證明了，宇宙已經從小而熱的狀態變得越來越大，這便預示著我們的宇宙也有所謂的開始和結束，而不是處於曾經以為的永恆不變狀態。

但宇宙中的物體並不都像星系運動一般可供觀測，宇宙學中最具有震撼性的變化之一，便是那些完全不可見的東西，並且它們佔據了宇宙質量的絕大部分。保持這些星系在一起的東西，除了引力之外，是一種完全不與普通物質和光相互作用的獨立存在。比如，暗能量這種神秘的能量，並沒有通過引力讓宇宙變得更加聚集，相反，它正在推動宇宙的加速分離。這些具有里程碑性的發現都被歸納到了Lambda-CDM模型，即宇宙學標準模型，一組用於描述宇宙的方程。科學家表示，現在的我們處於宇宙歷史的轉折點，即從物質主導新能源的地方，宇宙的過去被暗物質所左右，而暗能量卻能很大程度上決定我們未來的走向。