现在要了解宇宙，科学家遇到一个很大的问题，就是暗物质和暗能量。什么是暗物质？暗物质是一种目前还不了解的物质形式。大多数科学家认为暗物质在本质上是不属于重子的物质，可能由一些尚未发现的亚原子粒子组成。称其为“暗物质”是因为它似乎不会与电磁辐射（如光）相互作用，因此很难用电磁波设备来进行检测，不容易看得见。

那么，人们怎么知道暗物质的存在呢？暗物质是在通过计算去解释一些天文现象时提出的。

在本书第二章里，我们介绍过，当人们观测某些星系时，发现其边缘物体的旋转速度，远大于人们根据这些星系探测到的物质的估算结果。因此，唯一的解释就是：这些星系的实际质量比我们能观察到的要大得多，里面必然有一些我们看不见的“暗物质”。这样才能解释为何其引力能让那些在其边缘快速运动的星星继续留在这些星系里面。

暗物质的其他证据还包括对于一些星系的引力透镜观测。不过目前还不能直接观察到暗物质的存在。许多科学家认为暗物质主要是一种尚未被发现的新型基本粒子，特别是“弱相互作用的大质量粒子”（WIMP）或“重力相互作用的大质量粒子”（GIMPs）。有一些科学家正在积极进行直接检测或研究暗物质粒子的实验，但至今尚未取得成功。(www.daowen.com)

在目前的宇宙学研究里，一个更大的谜团就是暗能量。什么是暗能量？这是一种假设存在于宇宙之中的能量。为什么我们会需要暗能量？这主要有两个原因：首先，在一些宇宙模型里，特别是现在被许多人应用来解释对宇宙微波背景（CMB）观测的“Λ冷暗物质模型”（Lambda-CDM model）里，人们发现有一些无法解释的地方，需要添加一项新的参数，那就是“暗能量”。在目前宇宙学的标准Lambda-CDM模型中，宇宙的总质量能量包含5%的普通物质和能量，27%的暗物质和68%的未知能量形式，最后这一部分就称为“暗能量”。

此外，目前的宇宙学家也需要暗能量来解释宇宙的膨胀。在对超新星Type Ia的观测中，人们发现这些超新星在加速离我们而去。这表示宇宙正在加速膨胀。为了解释这种现象，需要一种与万有引力方向相反的力存在于宇宙的所有空间。由于人们并不知道它到底是什么，所以就把它称为“暗能量” 了。

对于这种“暗能量”的本质，我们几乎是一无所知。由于它在宇宙中无处不在，现在许多人就把暗能量与爱因斯坦方程的宇宙常数联系起来了。