膨胀率和能量密度如何平衡宇宙的发展？

物质和能量告诉时空如何弯曲；弯曲的时空告诉物质和能量如何移动。这是广义相对论的基本规则，它适用于宇宙中的一切，包括整个宇宙本身。在20世纪90年代末，我们从宇宙中遥远的星系收集了足够的数据，推断出这些星系不仅在远离我们，而且它们的退行速度正在增加。这意味着宇宙空间结构不仅在膨胀，而且膨胀正在加速。

唯一的合理解释是，宇宙中的质能一定比我们之前了解的更多。在膨胀的宇宙中，物质和能量不仅决定空间曲率，还决定空间膨胀速率是如何随着时间变化的。我们在20年前就知道宇宙的组成部分是正常物质、暗物质、中微子和辐射。宇宙可以很好地伴随这些而膨胀，但是遥远的星系膨胀应该只会减慢。观察到空间加速膨胀意味着宇宙中还存在别的东西，而且它们不仅存在，还占主导地位。

广义相对论表明，空间结构本身正向弯曲还是反向弯曲取决于物质。像地球这样的行星或者像太阳这样的恒星会导致空间结构弯曲，而更密集、质量更大的天体会导致空间弯曲得更厉害。

另一方面，如果宇宙中有很多物质均匀分布，那么所有的时空都会感受到一种总体引力效应。如果宇宙没有膨胀，引力会使宇宙万物坍缩成一个奇点。但事情是宇宙并没有坍缩，这意味着某种东西阻止了这种坍缩。要么是某物抵消了引力，要么是宇宙在膨胀。

这就是宇宙大爆炸理论的最初来源。由于宇宙中的物质均匀分布，那么，宇宙万物产生的引力会试图把一切拉到一起。既然宇宙还没有再次坍缩或正在坍缩，那就只剩下两种选择：引力理论是错误的，或者宇宙在膨胀。

考虑到广义相对论已经通过了各种严苛的测试，所以很难断言它是错误的。特别是因为有了一个充满物质和辐射的宇宙，所需要的只是一个初始膨胀，就能拥有一个现在的宇宙，现代宇宙特征为：正在膨胀、正在冷却、密度变小、充满红移的光、过去炽热且致密，这些都是宇宙大爆炸理论最好的证据。