傳統物理學認為宇宙空間中充斥著物質和能量，其實文學家們通過引力透鏡、宇宙中大尺度結構形成、天文觀測和膨脹宇宙論研究表明:宇宙的密度可能由約68.3%的暗能量，4.9%的重子物質（可見物質），26.8%暗物質組成，也就是說在我們的宇宙中只有物質和能量，還有暗物質和暗能量。暗物質和暗能量相加，將佔到宇宙總量的95%，然而至今我們仍看不到它們到底什麼樣子，不過這兩種事物的演變，將直接關乎宇宙的未來命運。
那麼什麼是暗物質呢？一般認為它是一種比電子和光子還要小的物質，不帶電荷，不與電子發生干擾，但能夠被電磁波和引力場穿越和利用。早期愛因斯坦相對論中曾經認為宇宙是有限封閉的，但是這樣的話宇宙中物質的平均密度必須達到每立方厘米5×10的負30次方克，然而迄今可觀測到的宇宙的密度卻比這個值小了100倍，那麼這些物質都哪裡去了呢？實際上直到今天，科學家們也沒有找它，就好像它們藏在看不見的暗處，科學家們就稱他們為暗物質，這也是暗物質叫法的來源。
暗物質也是一種物質，只是由於它比較“懶惰”，通常不會和其他物質粒子發生作用，因此很不容易被我們看到，而且暗物質的密度非常小，但是含量卻非常巨大，因此它的總質量也很大，約佔整個宇宙總質量的26%左右，比我們能看見的物質的總量多了五倍多。
雖然暗物質無法直接觀測得到，但它能干擾星體發出的光波或引力，也在星系的運行中起著不可替代的作用其存在能被明顯地感受到。
暗物質存在的最早證據來源於對球狀以及螺旋星系旋轉速度的觀測，通過計算機對它們的模擬狀況，如果它們的運行沒有其他事物參與的話，那麼它們將會在極高的運行速度下分崩離析，正是暗物質的存在讓星系中的恆星凝聚在一起穩定的運行。
宇宙中的暗能量又和暗物質迥然不同，它是驅動宇宙運動的一種能量，已經被廣泛認同的宇宙大爆炸學說認為我們的宇宙正在膨脹，而膨脹的原因就是由於暗能量的存在，其膨脹速率不是恆定或減慢，而是在加速，它的洶湧澎湃可以說超過了宇宙中的所有事物，以至於佔到了宇宙密度的70%，這也體現了宇宙中暗能量勢力的強大。
有些天文學家認為暗能量的發展趨勢將預示著宇宙的未來發展，甚至有可能終結宇宙，讓一切消散於虛無，宇宙中的天體紅移現象能夠很好的體現暗能量的存在，對於暗能量的研究在2011年曾被授予了諾貝爾物理學獎，暗能量無法去用物質來定義，它更多的表現為一種類似推動力的勢能，但它又的確是一種強大的能量，其密度或是一種宇宙常量，它的運動為宇宙提供了膨脹的動力，也決定著宇宙的未來。
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