對(duì)任何一種物質(zhì)或能量,密度和壓力的關(guān)系都由一個(gè)狀態(tài)方程給出。這個(gè)方程描述了這種物質(zhì)或能量對(duì)壓力的反應(yīng)——究竟是“彈性良好”,還是“綿軟無(wú)力”。物理學(xué)家通常用壓力p和密度　的比值來(lái)刻畫(huà)這一特性,并把這一比值用w表示:

w = p/　

物質(zhì)的w=0(零壓),輻射的w =+1/3(正壓),傳統(tǒng)宇宙常數(shù)的w =-1(負(fù)壓)。如果我們把所有的這些組分都放在一個(gè)盒子里,物質(zhì)會(huì)安靜地待在原處,輻射會(huì)向外推擠,而暗能量則向內(nèi)拉扯。

負(fù)壓組分對(duì)宇宙膨脹的影響,完全取決于宇宙的內(nèi)容——具體有多少暗能量、是哪一種暗能量(w的數(shù)值是多少),又有多少物質(zhì)和輻射。在一個(gè)只含有暗能量的宇宙中,w只要小于-1/3就能使時(shí)空加速膨脹。而在我們的宇宙中,因?yàn)槲镔|(zhì)的存在,w則必須更小一些——物質(zhì)的比例越大,留給我們?nèi)タ朔囊ψ晕饔镁驮綇?qiáng)。同時(shí)在大部分理論中,w還必須大于等于-1,以避免出現(xiàn)一些不受歡迎的結(jié)果(如超光速運(yùn)行的粒子)。

考慮到這些限制,現(xiàn)有理論中對(duì)w的取值,一般在-1和-1/2之間(現(xiàn)有數(shù)據(jù)更傾向于接近-1)。當(dāng)然,還有一些模型并不介意打破這一界限,去討論w < -1的可能性。但這樣的模型顯然應(yīng)該被歸入“其他”一類(lèi)。

競(jìng)爭(zhēng)者

在介紹幾個(gè)現(xiàn)有的暗能量模型之前,我們必須強(qiáng)調(diào),迄今為止還沒(méi)有一個(gè)模型看上去更接近真相。事實(shí)上,它們當(dāng)中也許沒(méi)有一個(gè)是正確的。而我們所能做的,只是將這些模型盡量歸類(lèi),并試圖利用已有的觀測(cè)結(jié)果去分辨是非。

可能性一:宇宙常數(shù)

宇宙常數(shù)是物理學(xué)家最熟悉的一個(gè)選擇,它通常被表示為lambda或　。在過(guò)去的90年間,對(duì)這一模型的討論一直沒(méi)有停止過(guò)。根據(jù)我們目前對(duì)亞原子尺度世界的理解,宇宙常數(shù)應(yīng)該是存在的——除非由于某種原因恰好為零。根據(jù)粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型,真空是具有能量的。在量子力學(xué)的框架下,一對(duì)由粒子和反粒子組成的虛粒子對(duì),可以從真空中產(chǎn)生,并在接下來(lái)很短的時(shí)間內(nèi)湮滅。由于一切不違背量子力學(xué)的過(guò)程都有一定的幾率發(fā)生,因此我們所謂的真空其實(shí)是一片能量的海洋,充斥著所有可能的虛粒子對(duì)。