人人共有的那个预期
到现在，膨胀的宇宙已是熟悉的地面。遥远的星系在退行，它们的光被拉长到更长的波长——这是空间本身被拉伸造成的，而不是因为光在空间中穿行运动，也不存在某个你能飞回去的中心。在宇宙学那几篇里，你把这膨胀一路回溯到炽热的大爆炸，并学到宇宙里东西的总量决定了它的形状。这里我们问一个不同的问题：不是空间是什么形状，而是它膨胀得有多快，以及这个速度是否在变。
在二十世纪的大部分时间里，预期的答案似乎不言而喻。宇宙里满是物质——普通原子，再加上你在前面几篇遇到的暗物质——而引力总是向内拉。所以膨胀就该像被向上抛出的球一样，稳稳地慢下来。唯一悬而未决的，似乎只是幅度问题：引力会不会慢到让它停下并反转，还是只会让它永远地缓和下去？宇宙学家甚至把他们希望测量的那个量叫作“减速参数”——他们是如此笃定，答案会是一种减速。
把爆炸的恒星当作宇宙里程碑
要检验膨胀是否在减速，你得把宇宙现在的速度，和它很久以前的速度作比较。来自极遥远天体的光，是它们在数十亿年前发出的，所以朝远处看，就是朝过去看。但这只有在你能诚实地测出那些巨大距离时才行得通——而这很难。诀窍是用标准烛光：一种你已经知道其真实亮度的天体，于是它看上去有多暗，就告诉你它有多远。你在距离阶梯那一篇见过这个想法；在这里，它被推到了极限。
深空里最好的标准烛光，是一种Ia 型超新星：一颗白矮星从伴星那里获得了过多质量，越过一个临界门槛，便引爆成一场璀璨的热核爆炸。因为白矮星总是在几乎相同的质量上炸开，这些爆炸便达到几乎相同的真实峰值亮度——每一颗在几周里，亮得约等于一整个由数十亿颗恒星组成的星系。做一个小小的修正之后（衰减得越慢的爆炸，本身越亮，这是 1990 年代找到的一条校准），它们就成了横跨整个宇宙都看得见的、极出色的里程碑。
1998：宇宙在加速
1998 年，两支彼此竞争的团队——超新星宇宙学计划，和高红移超新星搜寻队——各自独立地完成了对数十颗遥远 Ia 型超新星的测量。两队都预期着同一件事：在一个减速的宇宙里，过去的膨胀更快，所以遥远的超新星应当看上去比一个匀速滑行的宇宙所预言的略亮一些（更近一些）。结果恰恰相反，遥远的超新星一致地偏暗——比预期暗了约百分之二十五——这意味着它们比任何减速模型所允许的都更远。
要让这些数字对得上，只有一种办法：膨胀根本就没有在减速。几十亿年前，它从匀速滑行切换成了[[accelerating-expansion|加速]]。星系正以不断增大的速率彼此飞离，仿佛空间自带一种排斥，压过了它全部物质向内的拉拽。这太出人意料，以至于两队都花了好几个月去搜寻一个平淡的解释——遥远的超新星会不会是被尘埃遮暗了，或者在年轻的宇宙里本身就有所不同？这些检验都站住了脚。这一结果赢得了 2011 年诺贝尔物理学奖，并改写了关于宇宙的故事。
有必要把“什么在加速”说精确。超新星显示的，并不是星系以越来越快的速度把自己抛过空间；膨胀是空间本身在拉伸，而加速意味着随着时间推移，每一段空间增长的比例越来越大。而且这一发现并非只靠超新星。它之所以严丝合缝地拼到一起，是因为另外两项完全独立的测量——冻结在宇宙微波背景里的图案，以及星系在天空中分布的间距——都指向同一份缺失的成分。三扇不同的窗，一个答案：宇宙的能量中，大部分是某种驱动加速的东西。
给元凶起名：暗能量
这场加速的主使者，被称为[[dark-energy|暗能量]]。和暗物质一样，这名字是对无知的诚实坦白，而非一套完成了的解释——而且这两者并不是一回事。暗物质是看不见、会成团、把星系拉拢在一起的质量；暗能量则是均匀的，充满整个空间、把它往外推。当宇宙学家清点全部家底，宇宙能量预算令人谦卑地浮现出来：约百分之五是普通原子，百分之二十七是暗物质，百分之六十八是暗能量。我们最不理解的那样东西，恰恰也是这一切之中占比最大的。
最简单的候选者，也是最古老的那个。早在 1917 年，爱因斯坦就在他的引力方程里加了一个常数项，即宇宙学常数（用希腊字母 Lambda 表示），好让宇宙能保持静止。当宇宙被发现其实在膨胀，他又把它去掉了。1998 年的结果让它复活了：一个宇宙学常数，表现得恰如一种均匀、不变、充满每一立方米空间、永远向外推的能量。在量子物理里，这样东西甚至有个天然的归宿——空无一物的空间所具有的[[vacuum-energy|真空能]]，它翻腾着转瞬即逝的粒子对，即便在没有物质的地方也带着能量。
为什么暗能量不会像物质那样，随着空间膨胀而被稀释掉？这正是它最终获胜的关键所在。把物质摊到两倍的体积里，它的密度就减半。但真空能是空间本身的性质，所以当新的空间出现，它一来就预装了同样的能量密度。随着宇宙变大，物质变稀、向内的拉力渐渐消退，而暗能量纹丝不动——直到它占据主导，膨胀开始加速。这场交接发生在几十亿年前，这也是为什么加速是一个相对晚近的篇章，而不是一直都在发生的事。
那个数 w：恒定，还是悄悄在变？
一种均匀、看不见的能量，怎么会把空间往外推，而不是往内拉？答案在于它的压强。在爱因斯坦的引力里，会产生引力的不只是密度——压强也会，而暗能量有一个奇异的特性：负压强，一种张力。负压强产生的是排斥性的引力，把空间往外推。物理学家把这一切凝缩进一个数，即[[dark-energy-equation-of-state|状态方程参数]]，记作 w：暗能量的压强与其能量密度之比。这一个数，是我们手里把握“暗能量究竟是什么”最锋利的把柄。
THE NUMBER w = (pressure) / (energy density)
w = -1 cosmological constant / vacuum energy
constant, never dilutes -- the simplest fit
w ~ -1 quintessence: a field that slowly changes,
so w is near -1 but drifts over cosmic time
w < -1 'phantom' dark energy -> a runaway 'Big Rip'
Best measurements so far: w = -1, give or take a few %
(consistent with a plain cosmological constant)如果暗能量是一个真正的宇宙学常数，w 就永远恰好等于 -1，亘古不变地冻结着。但也许它根本就不恒定。另一种可能是[[quintessence|精质]]（quintessence，名字借自古时的“第五元素”）——在这种图景里，暗能量是一种充满空间的动态场，能像一颗球缓缓滑下一道极平缓的斜坡那样，慢慢朝更低的能量滚动。在它滚动的同时，它的能量密度和它的 w 会在数十亿年里漂移，于是 w 会在 -1 附近徘徊，却不恰好停在那里。把一个完全恒定的 w，与一个悄悄漂移的 w 区分开来，是现代宇宙学的核心目标之一。
已成定论的，与全然敞开的
诚实地掂量一下确定性，因为这里的主张从坚如磐石到全然敞开，跨度极大。坚如磐石：膨胀在加速，这一点由超新星、微波背景、星系成团三种彼此独立、又相互吻合的方法证实。相当可靠：暗能量约占宇宙预算的百分之六十八，并且在目前的精度内，表现得像一个 w 接近 -1 的宇宙学常数。全然敞开：暗能量究竟是什么。“暗能量”是贴在一个我们还打不开的盒子上的标签——我们确信这盒子把空间往外推，却不知道它装的是真空能、是一种精质场，还是一条暗示“引力本身需要在最大尺度上被重写”的线索。
这是一片仍在生长的前沿。如今正在进行的大型巡天——绘制数以百万计的星系、数以千计的超新星——正把对 w 的测量收得越来越紧，而最近的一份数据集甚至暗示（尚不能下定论）w 也许会随时间演化，而非冻结不动。倘若这一点成立，暗能量就会是某种比爱因斯坦的常数更古怪的东西，而宇宙遥远的未来就得重写。如果暗能量当真保持恒定，那预测虽冷峻却清晰：无尽的、加速的膨胀，本星系群之外的星系最终退行得如此之快，以至于它们的光永远到不了我们这里，从一片更冷、更孤寂的天空中淡去。