在理論物理學(xué)界,重新引入宇宙常數(shù)的呼聲起始于20世紀(jì)八九十年代。隨著對(duì)宇宙中物質(zhì)密度的測(cè)量精度不斷提升,理論物理學(xué)家希望從一個(gè)平坦宇宙模型出發(fā),在不改變已知機(jī)理的情況下,更自然地解釋宇宙的均勻性。(后面我們還會(huì)提到另一種被稱為暴脹的理論。)一個(gè)平坦的宇宙必然存在質(zhì)量和能量的臨界密度,而理論物理學(xué)家也期待著天文學(xué)方面的同行能在宇宙中發(fā)現(xiàn)這么多的物質(zhì)。對(duì)此,天文學(xué)家很快給出了回應(yīng)——在星系團(tuán)和星系中發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)只達(dá)到了臨界密度的30%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以支撐一個(gè)平坦的幾何架構(gòu)。這一發(fā)現(xiàn)促使一些理論工作者開始重新考慮宇宙常數(shù),并將其作為一種能量形式引入到模型之中。如果恰當(dāng)?shù)剡x取宇宙常數(shù),物質(zhì)和能量密度的總和就能達(dá)到一個(gè)平坦宇宙所需的臨界值。

但是,在1998年以前,平坦宇宙僅僅存活在理論中,并沒有相應(yīng)的觀測(cè)結(jié)果支持這一觀點(diǎn)。盡管宇宙學(xué)家們未必心甘情愿,但也不能否認(rèn)一個(gè)低密度的彎曲宇宙確實(shí)有存在的可能性。事實(shí)上,學(xué)術(shù)界也確實(shí)有人對(duì)此持懷疑態(tài)度。在沒有得到暗能量的明確信號(hào)之前,無論是具有宇宙常數(shù)的平坦宇宙模型,還是沒有宇宙常數(shù)的彎曲宇宙模型,都得到了一定的發(fā)展。

這一狀況在20世紀(jì)的最后幾年發(fā)生了顯著的改變。在幾個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)小組的努力下,有三個(gè)不同類型的實(shí)驗(yàn)都為平坦宇宙模型提供了清晰的證據(jù)。而在這一模型中,暗能量占據(jù)了宇宙的絕大部分組分。

在這三類實(shí)驗(yàn)中,首先,對(duì)宇宙微波背景輻射的觀測(cè)揭示了宇宙的基本幾何特征,從而證明了宇宙是平坦的。其次,通過星系團(tuán)質(zhì)量測(cè)量所發(fā)現(xiàn)的物質(zhì),還不到平坦宇宙所需物質(zhì)的30%,這又從一個(gè)側(cè)面說明宇宙的絕大部分組分并不來自于暗物質(zhì)或常規(guī)物質(zhì)。第三,通過對(duì)遠(yuǎn)方超新星爆發(fā)的觀測(cè),我們還發(fā)現(xiàn)宇宙正在加速,而這正是暗能量的特征之一。