为什么暗物质克服引力使宇宙膨胀（暗能量造成宇宙加速膨胀）

上世纪初期，科学家哈勃发现了遥远星系红移的现象，据此提出了宇宙膨胀的结论，为人们开启全新的宇宙演化研究提供了重要遵循。1998年，美国两个研究团队分别通过研究超新星课题，发现宇宙不但在膨胀，而且正在加速膨胀，甚至加速膨胀的历史，有可能已经开始了50亿年。

按照以往的理论，在宇宙的大尺度上，无论是普通的物质，还是暗物质和反物质，它们之间往往都是以引力为主导的，也就是说相互之间都是吸引的，从长期的宇宙演化历程来看，如果按照这样的逻辑，宇宙即使由138亿年奇点大爆炸释放的巨大能量推动，呈现出的膨胀态势势必会越来越慢，最后转为相互吸引而发生坍缩。

而现在科学家们观测到的宇宙正在加速膨胀的事实，使得人们越来越意识到，在宇宙中，必然存在着一种尚不得为人所知的神秘力量。为了与先前确立的宇宙演化基本模型相符合，科学家们于是引入了“暗能量”的概念。假设由于暗能量的存在，使得宇宙中的空间、宇宙中的所有星系，正在以越来越快的速度，将其推离我们。

根据普朗克卫星观测到的数据，科学家们还测算出了组成宇宙所有物质的大致比例，即暗能量占68.3%，暗物质占26.8%，普通物质只占4.9%，从这个比例中，我们可以看出，决定着宇宙最终发展规律和走向的，无疑就是暗能量，毕竟它占了大头。

暗能量与传统我们关于能量的定义，有着非常大的差异。因为在爱因斯坦的相对论中，能量表达的都是与引力相关的一些现象，无论是光线，还是普通物质，还是反物质，它们释放或者吸收能量，都与引力效应有关。然而，暗能量正好相反，它不提供引力，而是提供一种排斥力，于是也有人提出，暗能量更应该被称为“反引力”或者“万有斥力”。

而之所以将引发“反引力”效应的暗能量称为“能量”，则与爱因斯坦的引力场方程有关。在这个方程中，一开始爱因斯坦提出了宇宙常数的概念，并将其放到方程的左边。后来，为了解释物质密度不为零的静态宇宙的存在，爱因斯坦将宇宙常数从方程中删除。再后来，随着哈勃发现了宇宙膨胀的事实，又将这个宇宙常数补充进去，代表着宇宙膨胀的驱动力量。

按照大爆炸理论和量子场论，暗能量从真空涨落中产生，具备真空能的性质，反应的是物质和能量分布之间的某种联系，因此应该是物质存在的一种状态，具备相应的能量，所以将其命名为“暗能量”。

不过，截至目前，暗能量还只是科学界的一个假设，现有的物理学、天文学体系，都不能完美地解释宇宙为何加速膨胀的深层次原因，从目前看，这仍将是宇宙的一个终极未解之谜。而关于暗能量的真实性、未知的特性等，也将深深地影响和塑造着我们所处宇宙的最终命运。

在《宇宙学和天体物理学杂志》上，德国慕尼黑大学的一个研究团队去年曾发表了一篇论文，认为暗能量的反引力特性，可能是宇宙中最基本量子尺度下引力作用的自然结果。而这项结果如果被证实，那么将极有可能修复物理学界两个最重要理论之间的长期分歧，即量子力学和广义相对论。广义相对论假定引力是时空弯曲产生的，但是在量子尺度上却失去预测能力；而量子力学能够统一除引力之外的所有其他已知的基本作用力，但是对引力却无能为力。

所以，为了解决这一对矛盾，很多物理学家，都在试图引力和研究量子引力理论，将其视为解决广义相对论和量子理论之间的矛盾、将它们统一起来的唯一路径。而量子引力理论的核心思想，则是将引力视为无数非常微小的、呈离散状态的量子物质所构成的，这些物质共同形成了一种隐藏的、难以被人发觉的“地下世界”。这些量子物质本质上属于空间本身的构建模块，但不存在于任何的空间中，但可以组成形成空间的材料。

在该项研究中，研究团队首先通过尝试在微观层面更好地理解力的特性，来构建一种全新的量子引力模型，然后通过计算机模拟宇宙的演化，从中找出宇宙膨胀和演化的过程中，量子引力模型在其中到底能发挥什么作用。结果发现，模拟的结果，与科学家们假设的暗能量模型出奇地相似，特别是现在宇宙加速膨胀的相关数据，与量子引力模型的模拟结果也完美吻合。

之所以会出现这种现象，研究人员认为，目前宇宙所处的阶段，是由构成引力的子空间量子物质间的相互作用引起的。当宇宙膨胀到临界体积时，这些量子物质开始以一种全新的方式相互影响和作用。在早期宇宙中，当宇宙体积很小时，空间中出现的量子物质以某种方式相互作用，与它们的大规模长期演化相比，是处于次要地位的。

但是，随着时间的推移，在某些时候这些相互作用变得更加紧密相关，强烈影响着宇宙的演化，构成空间的量子物质之间的相互作用，会产生一种在描述和幅度上，与宇宙学家观察到暗能量相似的一种加速度。

当然，以上关于量子引力模型，仍然处于假设阶段，在相当长的时间内或许并不能通过观测实践来证实。不过，将全新的量子引力模型与暗能量假设相结合，来推演宇宙的演化发展，这本身来说，对于科学家们都是非常有挑战和有意思的尝试。