假设你想测量整间房子的质量。你拿起房子，把它放在一个巨大的地磅上。为了论证方便，假设地磅称出的房子质量为45359公斤。现在，你想知道房子的每一件物品对房子质量的贡献。你把这些物品单独拿去称，包括地板、墙壁和屋顶等，加起来是2268公斤。你如何解释质量上的差异？你能断定房子里一定有一些看不见的材料使结构更重吗？
在过去的40年里，这正是天文学家在确定宇宙的组成部分时所面临的困境。在那之前，他们认为宇宙包含的物质都是我们能观测到的。从20世纪70年代开始，当科学家们试图确定星系的质量时，最大的问题出现了。
他们通过测量星系外缘云的加速度，来计算出产生这种加速度所需的质量。他们发现用加速度算出的质量是他们所能观测到的质量的5倍。他们的结论是，一定有一些看不见的物质围绕着一个星系并将其结合在一起。他们称这种物质为暗物质。
20年后，科学家们注意到，Ia型超新星离我们银河系的距离比理论值要远。为了解释这一现象，他们认为宇宙的膨胀实际上是在加速。这是令人困惑的，因为暗物质固有的引力应该足够强大，以防止这种膨胀。是不是某种具有反重力作用的物质，导致了宇宙的快速膨胀？天文学家相信这一点，他们称这种物质为暗能量。
10年来，宇宙学家和理论物理学家一直在争论暗物质和暗能量的存在。2001年6月，美国宇航局发射了威尔金森微波各向异性探测器。飞船上的仪器拍下了宇宙微波背景最详细的照片。这使得天文学家能够非常精确地测量宇宙的密度和组成。天文学家研究认为重子物质占宇宙的4.6%，暗物质占23%，剩下的暗能量占比高达72%。
当然，测量宇宙组成部分的相对比例只是个开始。现在科学家们希望找到可能的暗物质候选者。他们认为褐矮星是一个可能的候选者。这些类恒星的物体并不发光，但它们强烈的引力会影响附近的物体，这为它们的存在和位置提供了线索。超大质量黑洞也可以解释宇宙中的暗物质。天文学家推测，这些宇宙天坑可能为遥远的类星体提供能量，而且可能比想象中要丰富得多。
最后，暗物质可以由一种尚未被描述的粒子组成。这些微小的物质可能存在于原子的某个深处，并可能在世界上的超级对撞机中被识别出来，比如大型强子对撞机。