达特茅斯学院的宇宙学家罗伯特·考德威尔解释说。
暗能量和暗物质描述了对尚未解决的引力现象的拟议解决方案。就我们所知，两者是不同的。
暗物质起源于我们为解释观测到的星系和星系团的引力质量与发光质量之间的不匹配所做的努力。物体的引力质量是通过测量其卫星的轨道速度和半径来确定的，正如我们可以使用行星的速度和径向距离来测量太阳的质量一样。发光质量是通过将所有光加起来，并根据我们对恒星发光方式的理解将该数字转换为质量来确定的。这种质光比表明，发光物质中的能量贡献不到宇宙平均能量密度的1%。
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我们的星系和其他星系中肯定有更多我们看不到的物质，但其他证据表明，宇宙中存在的正常物质总量存在上限。我所说的正常物质是指由原子构成的物质。最近，美国宇航局的威尔金森微波各向异性探测器 (WMAP) 卫星对宇宙微波背景上的声波印记进行了精确测量，这些声波是在大爆炸后约 40 万年产生的。由于声音传播取决于介质的特性——任何玩过氦气球的人都知道——WMAP 观测到的声波模式是宇宙中氢和氦丰度的指标。（所有其他元素都是由这些基本构建块构建的。）这些结果和其他结果与宇宙最初三分钟内发生的核过程（也称为大爆炸核合成）产生轻元素的原始丰度的理论预测相符。最终，已经提出了非常有力的论据，即宇宙的质量-能量密度最多有 5%，星系团的质量最多有 20% 是以原子的形式存在的。
暗物质可能是什么？许多物理学家和天文学家认为，暗物质可能是一种新的粒子，迄今为止在粒子加速器实验中或在宇宙射线中尚未被探测到。为了使一种新粒子表现得像暗物质，它必须是重的（可能比中子重）并且与正常物质的相互作用很弱，这样它就不容易导致产生光的反应。典型的暗物质候选粒子类似于中微子，尽管所有已知类型的中微子都太轻且太稀有，无法解释暗物质。
暗物质如何影响宇宙？暗物质问题也可以被视为物质聚类本质的问题。暗物质一定是宇宙中最大结构：星系和星系团的基本组成部分。根据目前的理论，如果没有暗物质，宇宙将是一个非常不同的地方。
暗物质不仅用于解释宇宙中遥远天体的行为，而且在我们星系内也很丰富。据估计，我们的太阳系正在穿过细微的暗物质粒子海洋，其密度高达每立方米约 105 个。我们可能希望探测到穿过地球的暗物质通量，甚至探测到暗物质的季节，这与地球在一年中顺着或逆着围绕银河系中心运行的暗物质流移动的时间相对应。
另一方面，暗能量起源于我们为理解观测到的宇宙加速膨胀所做的努力。简而言之，目前的理论无法解释这种加速。一种推测的可能性是，这种加速是另一种新的物质形式（昵称暗能量）的结果，这种物质形式迄今为止尚未被探测到。它被称为“暗”物质，因为它必然与常规物质的相互作用非常微弱——很像暗物质——它被称为能量，因为我们确定的少数事情之一是它贡献了宇宙总能量的近 70%。如果我们能弄清楚它到底是什么，我们肯定会找到一个更具启发性的名字。
随着大爆炸宇宙模型的建立，人们普遍预计，自从大约 137 亿年前宇宙诞生以来，宇宙膨胀一直在减速。但是两个独立的研究小组在 1998 年发现，宇宙膨胀正在加速。如果您认为这种膨胀是整个宇宙最显着的特性，那么加速的发现真是一项突破。
加速是通过测量宇宙在不同时间的相对大小来确定的。具体来说，天文学家测量被称为 1a 型超新星的恒星爆炸的红移光谱和光度距离。来自超新星的光到达我们望远镜所需的时间编码在距离中（这种关系比距离 = 速度 x 时间稍微复杂一些，因为宇宙膨胀），而宇宙大小从爆炸到观测的变化会拉伸发射光的波长，这可以用红移来表征。对一系列时间的这些大小进行比较表明，宇宙正在以越来越快的速度增长。自从这项发现以来，测量技术得到了改进，并且其他对膨胀速率敏感的宇宙学现象也被用来证实这些结果。（注意：膨胀率和加速度的单位不是米/秒和米/秒2。相反，它们测量的是宇宙无量纲尺度的变化率及其二阶导数，因此单位分别为 1/秒 和 1/秒2。）
爱因斯坦的广义相对论预测，宇宙加速是由宇宙中所有形式的物质和能量的平均能量密度和压力决定的。然而，没有任何已知形式的物质可以解释加速。因此，必须有暗物质、原子、光等以外的东西负责。一个主要的假设是，宇宙中充满了均匀的量子零点能海洋，它施加负压，就像张力一样，导致时空在引力上相互排斥。这种东西有时被称为宇宙常数，最初是由爱因斯坦在另一种背景下引入的（他后来称之为他最大的错误），但那是另一个故事了。
暗能量今天是如何影响宇宙的？它导致了宇宙加速，国际天文学家团队正在努力改进对这种加速的测量。关键在于对爱因斯坦最大错误（宇宙常数）的判断、对自然基本理论（量子引力和宇宙的量子态）的可能洞察，以及宇宙的命运（大冻结还是大撕裂？）。
试图将暗物质和暗能量的解释结合起来是很诱人的，但两者之间存在很大的差异。暗物质拉动，暗能量推动。也就是说，暗物质被用来解释大于预期的引力吸引力。相比之下，暗能量被用来解释小于预期的引力吸引力，实际上是负引力吸引力。此外，暗物质的影响在大约 10 兆秒差距和更小的长度尺度上表现出来，而暗能量似乎只在约 1,000 兆秒差距或更大的尺度上才相关。最后，重要的是要质疑暗物质和暗能量现象是否可能具有引力解释。也许引力定律与爱因斯坦的理论不同。这当然是一种可能性，但到目前为止，广义相对论尚未在任何一项测试中失败。而对星系团的惊人新观察揭示了与引力疗法不一致的行为——这意味着暗物质确实存在。我们只能寻找新的粒子和场来填补缺失的物质和能量。