在所有科學中，物理學是獨一無二的，因為它可以僅憑數學達成廣泛共識——幾乎不需要觸覺證據。暗物質就是其中最典型的代表。雖然暗物質比我們能看到和感覺到的物質要豐富得多，但我們所知的暗物質幾乎無法被觀察到，因此難以捉摸，難以理解。
物質以多種方式與宇宙相互作用。它吸收並在許多情況下以Gamma射線、可見光、紅外線等形式發射電磁輻射。它可以產生各種類別和強度的磁場。物質具有質素，產生重力 ， 其影響可以很容易地觀察到。
所有這些都使得研究物質變得十分方便，尤其是研究物質與光的相互作用。即使是不發光的 黑洞 也會透過吸入光線來阻擋光線。但如果來自黑洞後面的光線直接穿過並進入我們的望遠鏡鏡頭，情況會怎樣？在這種情況下，我們如何證明黑洞的存在？
這就是物理學家在研究暗物質時面臨的情況。暗物質似乎絲毫不與宇宙電磁場相互作用——也就是說，它不吸收或發射任何類別的光。暗物質似乎只與我們透過一種物理力觀察到的 宇宙 相互作用：重力。因此，就我們看不見的黑洞而言，我們可能能夠透過觀察從天空的某個區域射向我們的 光 如何相對於我們的預期發生彎曲來註意到它，當它經過彎曲時空表面的物體時，光會稍微偏離軌域。透過收集足夠多的光彎曲觀測數據，科學家可能就能找出看不見的奇異點的位置甚至質素。
然而，暗物質的研究難度甚至比這還要大，因為它不像恒星和黑洞那樣容易聚整合超高密度球體。相反，暗物質的主要理論認為它是由一種假想的粒子組成，稱為弱相互作用大質素粒子 WIMP ，人們對它們的了解程度與它們的名字所暗示的一樣。WIMP 似乎甚至不會透過重力以外的任何方式相互作用，這意味著暗物質不會聚變形成更大或更復雜的分子，而是保持簡單且高度彌散的氣體狀態。
因此，暗物質的重力影響極其分散，而且事實證明，只有當我們觀察宇宙中可見物質的大規模分布時，才能觀察到這種影響：比如星系超星系團和相應的超空洞。理論上，大爆炸之後，暗物質的性質會使其比普通物質更快地穩定下來，從均勻的氣體雲變成由較小雲和連線卷須組成的有點聚集的網絡。隨著這些卷須遍布宇宙，它們的分布可能決定了普通物質最終聚集的位置，有助於塑造星系的形成位置和方式。
暗物質不僅看不見，而且其重力勢的影響在物理上非常龐大，難以測量。單顆恒星發出的光到達我們這裏時，不會像穿過我們看不見的黑洞時那樣被暗物質明顯彎曲；那束光很可能起源、穿過並到達一條看不見的暗物質宇宙超線。
暗物質是何時首次提出的？
根據相同的基本公式，重力影響所有尺度上的一切。因此，當科學家開始以更大的尺度研究宇宙時，他們註意到這些重力公式給出的預測越來越錯誤。
早在 20 世紀 30 年代，弗裏茨·茲維基 就發現後發座星系團中的星系在運動時，似乎受到的重力遠大於我們所能看到的正常物質所能解釋的重力。幾十年後，維拉·魯賓 提出了一個著名的觀點，即螺旋星系中的恒星圍繞星系中心的旋轉速度比它們應有的速度要快得多，這導致後來的研究表明，螺旋星系的暗物質質素一定是普通星系的六倍。
但直到弱重力透鏡等技術出現以及讀取宇宙微波背景 (CMB) 輻射的能力出現後，才出現了令人信服的證據。實際上，重力透鏡產生了一種非常大規模的版本，可以觀察光線繞過我們看不見的黑洞時的彎曲。它以更大的規模繞過了尺度問題，觀察了來自數十億顆星團的收集到的光在穿過已知宇宙直徑的大部份時如何彎曲。自 20 世紀 60 年代以來，幾張越來越精確的 CMB 地圖證實了宇宙歷史早期質素運動中存在類似的差異。
科學家們在尋找暗物質的過程中發揮了創造力。（對於暗物質，你必須發揮創造力；這個領域充滿了令人沮喪的死胡同和只會引出更多問題的答案。）過去幾年，這帶來了一些相當有趣的結果。
一些研究人員推測，「惰性微中子」——一種假設的、沒有質素的中性帶電粒子——可能構成暗物質的「組成部份」。2014 年，物理學家認為他們探測到了來自銀河系深處的 3.5 千電子伏特 (keV) 訊號。人們認為，這一訊號與惰性微中子暗物質衰變產生的訊號一致。2020 年，另一組物理學家利用 XMM-Newton 太空 X 射線望遠鏡的新數據，著手復制該訊號——但從未 發現它 。這並不一定意味著惰性微中子不存在或與暗物質無關；它只是意味著在那個特定領域還有更多的觀察工作和分析要做。
