如果我們取出宇宙中所有的行星，恆星和星系，就會獲得純淨的真空。但這是錯誤的！取而代之的是，您會發現一個動態時間和空間交織的時間，其中的所有粒子都彷彿閃爍著生命，生生滅滅不息。
量子力學是描述無窮小的世界的理論，不允許絕對的“無”。在時間和空間的任何時刻，能量永遠不可能完美地等於零，總會有一些迴旋的餘地。在實驗中，甚至會出現所謂“虛擬”粒子，特別是一對由粒子和其反粒子組成的粒子，它們相互泯滅，並且很快就消失了。儘管看起來很奇怪，但實驗已經觀察到虛擬粒子的真實效果。當粒子加速器首次測量Z玻色子的質量時，它與純粹計算出來的數學質量略有不同，因為它有時會變成虛擬的夸克，這是證明虛擬粒子存在的眾多跡象之一。
所有這些粒子的實驗效果是一種震撼人心的繼續，它充滿了整個宇宙並向外推動了宇宙本身。因此這項活動最有可能是暗物質的一種解釋，原因是目前觀測到宇宙而不是保持靜止或以穩定的速度膨脹，而是每時每刻都在向外加速。
真空能量的問題主要在於數學計算結果不符合顯示。科學家們計算出這種能量應該是巨大的，它應該強大而迅速地膨脹了整個宇宙，以至於沒有恆星和星系形成。但是顯然現實世界不是這樣，所以宇宙中的真空能必須非常小，比量子理論預測的小約120個數量級。這就像說，重12斤的東西實際上應該重12斤後再加上120個零。這種差異促使一些科學家將真空能稱為“物理學史上最糟糕的理論預測”。
真空能被認為是“宇宙常數”的主要成分，“宇宙常數”是廣義相對論方程中的一個數學術語。真空能量的預測量與測量值之間的巨大差異通常被稱為宇宙常數問題。“它通常被認為是當今理論物理學中最棘手，最尷尬，最棘手的問題之一，”英格蘭諾丁漢大學物理學家安東尼奧·帕迪拉說，他花了15年的時間才弄清楚這一點。
“這表明我們的故事中缺少一些東西。我覺得這很令人興奮”
這個謎語吸引了物理學界的一些最偉大的頭腦，並引出了許多解決問題的想法。去年，紐約大學物理學家在布朗大學物理系的一次演講中花了一個小時，總結了迄今為止理論家提出的所有概念。最後，一位聽眾問他贊成哪個想法。“沒有一個，”加巴達茲回答。他說，它們太“激進”了，都需要“放棄現在的一切原則”。
但是另外一些物理學家卻說，新的理論工作正在激發人們的困惑。探測重力的精密實驗室實驗的最新進展，以及引力波天文學的出現，都為該問題的某些解決方案最終可以用於實驗測試提供了希望。
宇宙常數研究具有很長的歷史。安大略省理論物理周邊學院的物理學家拉斐爾·索金說：“這就是對問題的一種妥協解決方案。” 阿爾伯特·愛因斯坦於1917年首先發明瞭這種數學方法，以迫使他的相對論場方程來預測靜態宇宙，他和大多數科學家都認為宇宙就是這樣一成不變的。但是在1929年，天文學家愛德溫·哈勃測量了許多星系的速度，令他們驚訝的是，它們都在遠離我們，而且星系越遠，它走得越快。他的測量結果表明，空間到處都在擴大，無論您從哪裡看，似乎所有星系都在消退，因為萬物之間的距離一直在增長。
面對這個訊息，一段時間以來，宇宙常數一直沒有真正的結果，但它正在悄悄地為捲土重來做準備。在1990年代後期，兩個天文學家團隊開始測量由於引力向內引力而使宇宙膨脹減慢了多少。他們在2008年和2009年開始基於超新星，進行測量，並且發表了他們的結果——這些超新星的距離可以非常精確地確定。結果顯示這些超新星中距離最遠的竟然比預期的要暗得多，因此距離更遠。這證明宇宙膨脹不僅沒有絲毫放緩，而且在加速。這一令人震驚的發現為兩支團隊的領導人贏得了諾貝爾獎，並促使宇宙學家邁克爾·特納為引起加速的神秘力量創造了“暗物質”一詞。物理學家猜測暗物質的來源可能是宇宙常數，換句話說，是真空能。“也許愛因斯坦的失誤比普通凡人的盡力而為有更多的見識，”宇宙膨脹的發現者之一索爾·珀爾默特寫道。
儘管宇宙常數使物理科學家能夠再次平衡愛因斯坦場方程，但是但常數的值沒有確定。這困擾科學家們許多年。
物理學家沃爾夫岡·保利是最早注意到這個問題的人之一，他在1920年代就發現，這種能量應該非常強，以至於宇宙應該已經膨脹了很長時間，超過了第一束光可以穿越其中任何物體之間的距離的程度。。但是當時沒人認真對待它。物理學家Yakov是第一個基於量子理論對真空能的觀測，正式計算宇宙常數的值的人，他在1967年發現能量應該使宇宙常數變大。但是當時，科學家們認為宇宙正在以穩定或緩慢的速度膨脹，並且大多數人認為宇宙常數為零。
30年後，當天文學家意識到宇宙膨脹正在加速發展時，問題並沒有因此消失。因為與當時的量子理論相比，加速度的數量雖然令人震驚，但仍然算是微不足道。從某種意義上說，恢復宇宙常數會使問題解決變得更糟。“它的價值非常奇怪，”德克薩斯大學奧斯汀分校的理論物理學家凱瑟琳·弗里斯說。“甚至比零還奇怪。”
並非所有人都認為這是需要修復的問題。從技術上講，宇宙常數只是自然常數，方程中的數字可以取任何值，德國法蘭克福高等研究院的理論物理學家薩賓·霍森菲爾德說。它具有它所具有的值的事實僅僅是數字上的巧合。他說：。“我認為宇宙學和天體物理學界的大多數人不認為這是一個問題。”
然而，仍然有物理學家無法放任自流。宇宙常數的意外小是令人困惑的。加巴達茲說：“這讓我很困擾，我想得到一些答案。”
儘管許多物理學家都熱衷於解決這個問題，但進展速度卻令人沮喪地緩慢。帕迪拉說：“距離澤爾多維奇真正指出問題所在已有50多年了，而且肯定沒有公認的正確解釋。”
所有這些策略都傾向於對已有的物理學進行相當大的修改。“每個人都要求對基本原理進行重大修改，比如說時空或宇宙的維數，”加巴達茲說。“這些新的理論都在某種程度上令人反感。” 沒有任何一個理論可以明確地超越其他理論。“在這一點上，這變成了一個品味問題，” 他說。
五年前，當科學家開始探測引力波時，他們獲得了一個全新的透鏡來研究宇宙。引力波是由諸如黑洞和中子星等大質量物體碰撞產生的時空波紋。諸如美國的LIGO和歐洲的處女座等重力波天文臺現在定期發現由宇宙大爆照產生的波，這些波可證明對探測真空能的性質很有用。解決宇宙學常數問題的一些嘗試依賴於廣義相對論的變化，這將導致重力的傳播比光速慢一些。
引力波也揭示了中子星內部的奇怪活動。這些緊湊的超新星殘骸是如此密集，以至於原子已經崩潰，它們的質子和電子粉碎在一起，形成了幾乎純淨的中子。這種奇異的狀態會引起奇怪的現象。例如，中子星的核心可能包含物質的新相，這將導致其中的真空能數量躍升。引力波天文臺可能對此處額外真空能量的引力效應敏感，有可能揭示有關真空能量性質的秘密。
“我們將繼續嘗試，”加巴達茲談到透過實驗檢驗宇宙學常數假設的嘗試。“自1960年左右以來，每一代物理學家都看到了新的解決方案。” 也許科學家會發現更簡單的解決方法。即使他們正在尋求可能永遠不會實現的解決方案，但許多物理學家仍然沉迷於這一追求。