在所有科学中，物理学是独一无二的，因为它可以仅凭数学达成广泛共识——几乎不需要触觉证据。暗物质就是其中最典型的代表。虽然暗物质比我们能看到和感觉到的物质要丰富得多，但我们所知的暗物质几乎无法被观察到，因此难以捉摸，难以理解。
物质以多种方式与宇宙相互作用。它吸收并在许多情况下以伽马射线、可见光、红外线等形式发射电磁辐射。它可以产生各种类型和强度的磁场。物质具有质量，产生引力 ， 其影响可以很容易地观察到。
所有这些都使得研究物质变得十分方便，尤其是研究物质与光的相互作用。即使是不发光的 黑洞 也会通过吸入光线来阻挡光线。但如果来自黑洞后面的光线直接穿过并进入我们的望远镜镜头，情况会怎样？在这种情况下，我们如何证明黑洞的存在？
这就是物理学家在研究暗物质时面临的情况。暗物质似乎丝毫不与宇宙电磁场相互作用——也就是说，它不吸收或发射任何类型的光。暗物质似乎只与我们通过一种物理力观察到的 宇宙 相互作用：引力。因此，就我们看不见的黑洞而言，我们可能能够通过观察从天空的某个区域射向我们的 光 如何相对于我们的预期发生弯曲来注意到它，当它经过弯曲时空表面的物体时，光会稍微偏离轨道。通过收集足够多的光弯曲观测数据，科学家可能就能找出看不见的奇点的位置甚至质量。
然而，暗物质的研究难度甚至比这还要大，因为它不像恒星和黑洞那样容易聚集成超高密度球体。相反，暗物质的主要理论认为它是由一种假想的粒子组成，称为弱相互作用大质量粒子 WIMP ，人们对它们的了解程度与它们的名字所暗示的一样。WIMP 似乎甚至不会通过重力以外的任何方式相互作用，这意味着暗物质不会聚变形成更大或更复杂的分子，而是保持简单且高度弥散的气体状态。
因此，暗物质的引力影响极其分散，而且事实证明，只有当我们观察宇宙中可见物质的大规模分布时，才能观察到这种影响：比如星系超星系团和相应的超空洞。理论上，大爆炸之后，暗物质的性质会使其比普通物质更快地稳定下来，从均匀的气体云变成由较小云和连接卷须组成的有点聚集的网络。随着这些卷须遍布宇宙，它们的分布可能决定了普通物质最终聚集的位置，有助于塑造星系的形成位置和方式。
暗物质不仅看不见，而且其引力势的影响在物理上非常庞大，难以测量。单颗恒星发出的光到达我们这里时，不会像穿过我们看不见的黑洞时那样被暗物质明显弯曲；那束光很可能起源、穿过并到达一条看不见的暗物质宇宙超线。
暗物质是何时首次提出的？
根据相同的基本公式，引力影响所有尺度上的一切。因此，当科学家开始以更大的尺度研究宇宙时，他们注意到这些引力公式给出的预测越来越错误。
早在 20 世纪 30 年代，弗里茨·兹维基 就发现后发座星系团中的星系在运动时，似乎受到的引力远大于我们所能看到的正常物质所能解释的引力。几十年后，维拉·鲁宾 提出了一个著名的观点，即螺旋星系中的恒星围绕星系中心的旋转速度比它们应有的速度要快得多，这导致后来的研究表明，螺旋星系的暗物质质量一定是普通星系的六倍。
但直到弱引力透镜等技术出现以及读取宇宙微波背景 (CMB) 辐射的能力出现后，才出现了令人信服的证据。实际上，引力透镜产生了一种非常大规模的版本，可以观察光线绕过我们看不见的黑洞时的弯曲。它以更大的规模绕过了尺度问题，观察了来自数十亿颗星团的收集到的光在穿过已知宇宙直径的大部分时如何弯曲。自 20 世纪 60 年代以来，几张越来越精确的 CMB 地图证实了宇宙历史早期质量运动中存在类似的差异。
科学家们在寻找暗物质的过程中发挥了创造力。（对于暗物质，你必须发挥创造力；这个领域充满了令人沮丧的死胡同和只会引出更多问题的答案。）过去几年，这带来了一些相当有趣的结果。
一些研究人员推测，「惰性中微子」——一种假设的、没有质量的中性带电粒子——可能构成暗物质的「组成部分」。2014 年，物理学家认为他们探测到了来自银河系深处的 3.5 千电子伏特 (keV) 信号。人们认为，这一信号与惰性中微子暗物质衰变产生的信号一致。2020 年，另一组物理学家利用 XMM-Newton 太空 X 射线望远镜的新数据，着手复制该信号——但从未 发现它 。这并不一定意味着惰性中微子不存在或与暗物质无关；它只是意味着在那个特定领域还有更多的观察工作和分析要做。
