愛因斯坦的相對論推斷：宇宙的形狀取決於宇宙的質量。愛因斯坦認為宇宙是封閉的，因此可以得出一個推力，即宇宙物質的平均密度至少要達到5乘以10的負30次方數量級。有趣的是，我們目前觀測到的宇宙物質平均密度遠遠低於這個數量級，竟然比這個值小了100倍，差了兩個數量級。這對宇宙質量的估計是相差巨大的，那麼這些“失蹤”的物質就被叫做暗物質。

其次，美國加州工學院的瑞典天文學家弗里茲扎維奇發現，大型星系團中的星系運動速度偏高，如果星系團能束縛快速運動的星系，其本身的質量卻不夠。那麼問題來了，星系團的質量必須達到以其質量的100倍以上，而且是以觀測到的恆星數量為基數，這是首次提出關於暗物質存在的證據。

後來，科學家在研究大型天體時，發現星系之間的引力效應，如引力透鏡等現象，光依靠可觀測到得物質是不可能產生這麼強的引力的，因此暗物質的理論才開始得到認同。後來美國科學家在透過錢德拉塞卡X射線望遠鏡觀測星系團時意外觀測到星系碰撞的過程，這個過程之猛烈使得暗物質與正常物質分離開來，發現了暗物質存在的直接證據。根據天文學家的推測，在宇宙質能中暗物質只有四分之一，然後是四分之三的暗能量，至於可見的物質，只有不到5%。因此人類尋找暗物質才是刻不容緩的，包括中國的錦屏山地下實驗室等都在尋找暗物質粒子的蹤跡。

“生命中最重要的事是活出自己。”——約瑟夫·坎貝爾

當我們越過銀河系內的恆星，仰望宇宙深處的星系，就會吃驚地發現，我們所見的幾乎一切，其實並不是宇宙的大部分。

是的，太陽佔據了我們太陽系99.8%的質量，天文學也已經向我們傳授了許多關於恆星運作機制的知識。因此我們也許可以透過測量每個所見星系的全部星光——所有型別、所有波長——來獲知它們的質量。

與此同時，我們也已知道引力運作的法則，知道天體在引力作用下的運動方式，取決於天體系統的總質量及其內部的質量分佈情況。因此，我們也可以透過分析星系及其內部恆星的執行方式，和星系在星系團中的運動方式，來獲知它們的質量。

但是當我們把上面兩種測量方式的結果進行比較後，就會發現一個令人震驚的事實：透過星光測量法測得的質量只佔引力測量法測得質量的五十分之一。

宇宙中除了恆星還有大量不同的物質形式，比如：

恆星的殘骸，如白矮星、中子星和黑洞，小行星、行星和其他無法成為恆星的小質量天體（如褐矮星），存在於星系中和星系之間的中性氣體，不透光的塵埃和星雲區，離子化等離子體，多存在於星系際介質內。

這些普通物質形式——或者說這些與我們同源的物質：質子、中子和電子——確實為宇宙作出了巨大貢獻，尤其是氣體和等離子體，它們各自的總質量都比宇宙中恆星的總質量還要多。但即使把所有這一切加起來，也只佔我們透過引力測量法測得的可觀測宇宙總質量的15-17%。要解釋我們觀測到的天體運動方式，就需要假想存在著一種新的物質形式，這種物質不但與質子、中子和電子不同，而且也與標準模型中的所有已知粒子不同。我們需要一種黑暗的、看不見的物質。

這些相撞的星系團清晰地顯示了普通物質（粉紅色）和引力效應（藍色）間的區別。

部分科學家傾向於不在模型中加入某種看不見的質量源，而是修改引力法則。但要建立這樣模型難度非常大，無法還原包括單一星系在星系團內的運動、宇宙微波背景、星系團的相撞（上圖），以及在大尺度宇宙結構中觀測到的宏觀網狀結構或紋理等所有觀測結果。

然而有一個重要的證據，或許能夠證明暗物質的存在：生命。這可能會讓人吃驚，暗物質不但可以用來解釋星系自轉、星系團的運動和相撞之類的天體物理學現象，還能夠用來解釋生命的起源。

要理解這一點，首先是因為宇宙起源於宇宙大爆炸——現今的一切，都是從那個幾乎完全一致、完全分離、完全自由的高能粒子海洋中產生的。隨著宇宙的擴張和冷卻，質子、中子和最輕的原子核（氫、氘、氦和微量的鋰）逐漸產生，但除此之外，別無它物。直到數千萬甚至數億年後，物質才坍縮成密度足夠大的區域，恆星、星系才得以從中產生。

無論有沒有暗物質，這一切都會發生，儘管細節上可能有所不同。但是要產生足夠多的生命必須元素——碳、氧、氮、磷、硫——它們就必須在宇宙間最大的恆星核心中進行鍛造。要形成岩石行星、有機分子和生命，這些重原子必須被拋射到星際介質內，在那裡，它們方可被下一代恆星迴圈利用。要完成這個迴圈，我們就需要一次超新星爆發。

我們對這類恆星爆發現象的細節已經瞭解了很多，特別是，我們已經知道這些物質在從恆星中丟擲來時的速度有多麼高：大約每秒一千公里以上。（仙后座A超新星遺蹟是我們星系中最近一次經確認的超新星爆發留下來的，它的拋射物移動速度達到了驚人的5000公里至14500公里/秒。）雖然這個數字看起來並不大，但是請和光速作個比較。與之相反的是，太陽圍繞銀河系執行的速度只有區區220公里/秒。假如太陽執行的速度比現在快三倍，那我們今天就早已擺脫銀河系的引力，被甩出去了。

超新星的丟擲物可能會高速離開明亮而富含恆星的星系主體，但是由於存在著一個瀰漫的暗物質暈，在其引力的協助下，這些丟擲物中的大部分才得以保留在我們的星系內。隨著時間的推移，這些物質會逐漸返回富含普通物質的區域，形成中性的分子云，參與到下一代恆星、行星，以及更有意思的事件——有機分子的形成過程中，

如果沒有圍繞在星系周圍的巨大暗物質暈，超新星丟擲的物質必將永遠離開星系。它們將在星系間的介質內自由漂盪，無法參與到下一代恆星系統的形成中。若是沒有暗物質，宇宙中將只有恆星和星系，僅存的行星也只是氣體巨行星，不會有岩石質的行星，不會有液態水，也將缺乏我們所知生命的原材料。沒有大質量恆星提供豐富的重元素，像我們這樣的分子基生命永遠不會出現。

因為有了籠罩在我們星系周圍的巨大暗物質暈，碳基生命才得以在地球——或在宇宙間類似於地球的行星上存在。隨著對宇宙的構成方式瞭解得越來越多，一個推論將不可避免：暗物質對於生命的起源十分重要。

沒有暗物質，依賴重元素、複雜元素等原材料的生物化學作用——可能永遠也不會發生。