我们所知道的宇宙的最早阶段始于大爆炸，它充满了高能粒子，反粒子和辐射。但为了建造这样一个宇宙，我们需要一个由宇宙本身的内在能量主导的时期，呈指数级膨胀并最终衰变，导致一个充满物质、反物质和辐射的宇宙。
Image caption 遥远宇宙的最深处的景象显示，星系被暗能量推开。这些暗能量能与最初触发一切的膨胀有关吗？
现在，在膨胀结束138亿年后，宇宙中的物质和辐射变得如此稀疏和密集，以至于发现了一种新的成分：暗能量。暗能量是空间本身固有的能量，并导致宇宙呈指数级膨胀。虽然暗能量和膨胀之间有一些区别，但有一些独特的相似之处。这两种现象会相关吗？如果是这样，这是否意味着我们宇宙的开始（开始）和结束（结束）是相连的？
图：在膨胀过程中，在量子尺度上，时空本身的波动会延长整个宇宙，导致密度和不完美的引力波。
如果有两种完全不同的力或机制在膨胀宇宙，那对我们来说是很奇怪的：十亿年前和今天。但是当涉及到宇宙时，有很多事情对我们来说似乎很奇怪。首先，宇宙一定是在膨胀，但它不需要任何力量。事实上，当你选择像我们这样的宇宙时，它是：
由爱因斯坦的广义相对论主导，
充满物质，辐射和任何其他你喜欢的"东西"，
平均而言，它在所有位置和方向上都是相似的（anisyms），
你得出了一个有趣而令人不安的结论。爱因斯坦本人在相对论的早期首次得出了这个结论：这样的宇宙不会因为引力的坍缩而变得不稳定。
图：随着时间的推移，在引力的影响下，一个几乎统一的宇宙将形成一个宇宙结构网络。
換句話說，除非你想出一些「神奇的解決方案」來解決這個問題，否則你的宇宙將不得不膨脹或縮縮，這兩者都是可能的。你不能让宇宙保持静止，除非你组成一种新的力量。
当然，埃德温·哈勃的工作还没有完成。我们甚至不知道天空中的螺旋形物体是否是我们自己银河系中的物体，或者它们本身是否是另一个星系。因为爱因斯坦最爱静态宇宙（像大多数人一样），他做了一个临时的修复来保持它的静态：他引入了宇宙常数的概念。
爱因斯坦场方程，其宇宙常数作为左侧的最后一项包含在内。
爱因斯坦相对论的中心思想是，这个方程有两个方面：物质和能量，以及时空。它说物质和能量的存在决定了时空的曲率和演化，时空弯曲和演化的方式决定了量子物质和能量的命运。
宇宙常数的加入表明："空间本身固有的这种新型能量导致宇宙的结构以恒定的速度膨胀。"因此，如果有引力，那么所有的物质和能量都在撞击宇宙，当你有这个宇宙学常数来膨胀宇宙时，你毕竟可以得到一个静止的宇宙。您所要做的就是匹配两个比率并准确地相互偏移。
图：如果宇宙是完全统一的，或者如果一切都是完美分布的，那么就不会形成大规模的结构。然而，任何小缺陷都可能导致肿块和空洞，正如宇宙本身所显示的那样。
事实证明，宇宙正在膨胀，不需要宇宙常数来抵消引力。相反，有一个初始条件是宇宙开始非常迅速地膨胀，抵消了所有物质和能量的引力。宇宙不是在缩小，而是在膨胀，膨胀的速度在放缓。
现在，有两个自然的问题要问，事实上，自1920年代发现以来，之后：
是什么原因导致宇宙在早期就开始以如此快的速度膨胀？
宇宙的命运将是什么？它会永远扩张，最终逆转并崩溃，在两者之间的边界上，还是别的什么？
图：宇宙的不同命运。实际上，加速的命运如右图所示。大爆炸本身并没有解释宇宙本身的起源。
一个半世纪以来，第一个问题一直没有得到解答，尽管有趣的是，威廉·德·西特（Willem de Sitter）立即提出了最初的建议，即它是导致膨胀的宇宙常数。
Image caption 艾伦·古斯（Alan Guth）在1979年底的启示最初被认为只来自宇宙学常数，导致宇宙膨胀的产生，作为"爆炸"宇宙的一种方式。
最终，在1980年代初，宇宙膨胀理论出现了，这表明了指数膨胀的早期阶段，其中宇宙被与宇宙常数非常相似的东西所主导。
现在，它不可能是一个真正的宇宙常数（也称为真空能量），因为宇宙不会永远持续下去。相反，宇宙可能处于一个虚假的真空中，在这个真空中，空间本身具有一些固有的能量，然后衰变到一个较低的能量状态，导致物质和辐射出现：热爆炸！
图：大结构在宇宙中由暴胀及其预测（L）形成，与宇宙弦控制网络（R）中的形成不同。
关于宇宙膨胀还有许多其他预测，除了一个之外，其他所有预测都得到了证实，所以我们接受宇宙的早期阶段确实存在。
但是，当我们转向第二个问题，关于宇宙的命运时，我们发现了一些非常奇怪的东西。虽然我们原本以为最初的快速膨胀和引力对宇宙中所有物质和能量的影响之间会出现某种竞争，但我们发现有一种新的能量形式：一种叫做暗能量的东西。你不知道吗？据我们所知，这种暗能量似乎与宇宙常数具有相同的形式。
图：宇宙遥远的命运提供了许多可能性，但如果暗能量确实是一个常数，正如数据显示的那样，它将沿着红色曲线继续。宇宙遥远的命运提供了许多可能性，但如果暗能量确实是一个常数，正如数据显示的那样，它将沿着红色曲线继续下去。
现在，两种类型的指数扩展（早期和晚期）在细节上非常不同。
宇宙中暴胀的早期时期持续了一段不确定的时间 - 也许短至10秒（-33）秒，可能几乎是无限的，而今天的暗能量已经统治了60亿年。
早期的膨胀状态异常迅速，宇宙膨胀速度约为今天的10到50倍。相比之下，今天的暗能量约占今天膨胀率的70%。
早期状态必须以某种方式与物质和辐射耦合。假设量子场论是正确的，那么在足够高的能级上一定存在某种"膨胀"粒子。而晚期暗能量根本没有已知的耦合。
话虽如此，也有一些相似之处。
宇宙四种可能的命运中只有最后一种与我们的观察一致。
它们都具有相同的（或不可区分的）状态方程，这意味着宇宙尺度和时间之间的关系是相同的。
它们在广义相对论引起的能量密度和压力之间具有相同的关系。
它们都会导致宇宙中相同类型的膨胀 - 指数膨胀。
注意：图中的"开放漏斗"部分表示在开始（在浪涌期间）和结束时（当暗能量占主导地位时）发生的指数膨胀。
但它们重要吗？很难说。当然，原因是我们对他们中的任何一个都了解不多！当我想到扩张时，我喜欢想象一个2升的半汽水瓶。我想象一滴油漂浮在内部液体的顶部。这种高能状态就像膨胀过程中的宇宙。
注意：如果扩张开始就像从一个完整的苏打水瓶的"顶部"开始，那么暗能量就像意识到你的汽水瓶的底部不是完全空的。在这两种情况下，空间本身都有一种内在的能量。膨胀的因素要大得多，但暗能量的影响并非为零。
然后发生了一些事情，导致液体从瓶子中排出。当然，石油在低能量状态下沉到底部。
但是，如果液滴的上升不是从底部开始的 - 不是零，而是具有有限的非零值（例如，当希格斯场对称性中断时） - 这可能是暗能量的原因。将这两个场（膨胀场和暗能量场）相关联的模型通常被称为典型模型。
构建有效的典型模型很容易。问题在于，很容易制作两个单独的模型，一个用于膨胀，一个用于暗能量。我们有两个新现象，需要引入至少两个新的"自由参数"才能使理论发挥作用。您可以或不要将它们绑在一起，但这些模型不得分开。
暗能量演化过多的模型（即w≠-1可以用数据排除）
到目前为止，我们所能做的就是排除某些类型的模型，其中膨胀率与早期或后期阶段的观察结果不一致。但这些观测结果也与暴胀本身一致，暗能量来自完全不同的来源。我讨厌完全解释我们所知道的，让一种现象（膨胀）发生在大约10到15 GeV的能量范围内，而另一种现象（暗能量）发生在大约1毫电子伏特的能量范围内，然后不得不说，"我们不知道它们是否相关"，但这就是现实。
不幸的是，即使我们有许多先进的望远镜，如詹姆斯韦伯，WFIRST，LISA和ILC，我们也不会期望很快从数据中得到答案。我们最大的希望是理论上的突破，现在，随着科学家们专注于这个问题，我们不知道他们是如何到达那里的。