暗物質和暗能量的統一理論，改變了愛因斯坦所描述的關於引力的基本理論。根據印第安納大學的數學系教授王守紅（Shouhong Wang）與四川大學馬田（Tian Ma）教授提出了時空能量和動量守恆規律，將普通物質、暗物質以及暗能量都納入了這個體系之中。




暗能量在大尺度結構上驅動宇宙加速膨脹和星系彼此分離

目前仍然在使用的關於時空彎曲標準依賴於愛因斯坦的場方程，研究人員認為暗物質和暗能量存在於宇宙空間中，至少佔據了宇宙的95%，我們需要一套新的引力場方程來描述這種潛在的由宇宙中物質分佈不均勻導致的新能量形式，王守紅認為這種能量可以是正的也可以是負的。彎曲的時空需要新的標量勢場來代表能量密度，進而表述新的引力場方程。目前有很多關於暗能量的不同理論，但對這一問題的研究依然是個未解之謎。

事實上，暗能量的性質或許是宇宙學理論或者天體物理學中最為深奧的不解之謎，同時在理論物理中也是個棘手的問題。科學家在以往多宇宙質量的統計中發現缺少了相當一部分質量，因此這些缺失的物質被稱為暗物質，儘管科學家進行多次嘗試探測物質的試驗，但這個謎團卻越來越深。研究人員假設能量-動量的張量不再守恆，而新的引力場方程與愛因斯坦廣義相對論是等效的。在暗物質和暗能量被發現之前，愛因斯坦就提出了它引力場論，因此當時就使用了宇宙中普通物質所遵循的能量和動量守恆。

印第安納大學數學系教授王守紅認為新的引力場方程與愛因斯坦方程之間的區別在於增加了二級標量勢場協變導數，因此從根本上改變了原先的引力場論，通過彎曲時空的度量值、新的標量勢場以及它們之間的相互作用來描述新的理論。研究人員引入張量為解決廣義相對論的問題提供了一個簡明的框架，同時也使得能量-動量張量量化密度以及當前所使用的時空能量和動量理論變得更加清晰，二階協變導數是微積分中二階導數的幾何模擬，通過數學上的措施可以得出一個量的變化率。

標量場所關聯的是標量勢（純量勢）能量密度值和負能量，並代表了宇宙中物質非均勻分佈所導致的新能量形式，標量勢能量密度與宇宙中星系的運動、及宇宙物質質量分配之間具有相關性，影響著宇宙中每一個區域時空。研究人員認為負能量可產生某種吸引力，同時正能量可以產生一種有別於宇宙中四大基本力的未知排斥力，這四大基本作用力為萬有引力、電磁相互作用力、弱相互作用力以及強相互作用力，它們是當今物理學上所承認的基本力。

更重要的是，新的能量和場方程提供了一個能自洽暗能量和暗物質的統一理論，但目前為止暗能量和暗物質被認為是兩隻完全不同的「宇宙怪物」，雖然在字面上理解似乎看起來存在共同點。暗物質和暗能量可以用新的標量勢能量密度總和、能量-動量張量耦合能量以及標量勢場進行表達。總量的負數部分代表暗物質，可以產生吸引力，而正數部分代表暗能量，可驅動宇宙中的星系相互遠離而擴張。

總的來說，我們相信新的引力理論可以改變能量場理論、引力相互作用以及我們宇宙的結構和形成。根據印第安納大學數學系主任凱文·扎姆布魯恩（Kevin Zumbrun）介紹：「關於新的暗物質和暗能量的統一理論存在一定的推測性，因為要證實該理論需要一個匹配的實驗。本項研究是一個新的角度去看待關於暗物質與暗能量之謎，如果該理論與實驗能匹配，那麼就是一個巨大的發現，相當令人興奮。」

另外，新的暗物質暗能量統一方程也會得出一個經過修改的牛頓萬有引力公式，該公式暗示了暗物質在宇宙一定尺度結構上將扮演著重要角色，跨度區間位於一千至一萬光年左右。但在更大的宇宙尺度上，如超過一千萬光年的宇宙時空結構，暗物質效應就顯得弱一些，此時暗能量就起到主導作用。研究人員認為能統一暗物質與暗能量的理論還需要進一步驗證。