不少天文学家认为，宇宙中90％以上的物质是以“暗物质”的形式隐藏着的。早在20世纪30年代，荷兰天体物理学家奥尔特就已指出：为了说明恒星的运动，需要假定在太阳附近存在着看不见的物质。1933年，茨维基从室女星系团诸星系的运动，就曾认为在星系团中存在着大量的暗物质。
太阳附近和银道面内的暗物质是些什么东西呢？奥尔特等天文学家认为，它们可能是一般光学望远镜观测不到的极暗弱的褐矮星或质量为木星30～80倍的大行星。美国天文学家巴柯的理论分析表明，在太阳附近，存在着与发光物质几乎同等数量的看不见的物质。在大视场望远镜所拍摄的天空照片上已发现了暗于14星等、不到半个太阳质量的M型矮星。由于太阳位于银河系中心平面的附近，故从探测到的M型矮星的数目推算，它们大概能提供银河系应有失踪质量的一半。每一颗M型星最多只能发光几万年，故人们认为银河系中一定存在着许许多多这些小恒星“燃烧”后的“尸体”，足以提供理论计算所需的全部暗物质。
观测结果和理论分析均表明漩涡星系外围存在着大质量的暗晕，晕中含有哪些看不见的物质呢？英国天文学家里斯认为可能有三种候选者：第一种就是上面所述的小质量恒星或大行星；第二种是很早以前由超大质量恒星坍缩而成的200万倍太阳质量左右的大质量黑洞；第三种则是奇异粒子，如质量可能为20～49电子伏与电子有联系的中微子，质量为10－5电子伏的轴子或者是目前科学家所赞成的各种大统一理论所允许和要求的粒子。
欧洲核子研究中心的粒子物理学家伊里斯认为，星系晕及星系团中最佳的暗物质候选者是超对称理论所要求的所谓S粒子。这种理论认为，每一个已知的基本粒子（如光子）必定存在着与其配对的粒子（如具有一定质量的光微子）。伊里斯推荐了四种最佳暗物质候选者：光微子、希格斯微子、中微子和引力微子。科学家们还认为，这些S粒子也是星系团之间广大宇宙空间中的冷的暗物质候选者。
真的需要暗物质来解决当代天体物理学中所遇到的矛盾吗？1956年，苏联天体物理学家阿巴楚勉就认为星系群在膨胀。1976年以来，芬兰的瓦托恩和美国的伯德等人在一些小星系群和星系团中确实观测到了其成员星系从群或团中心向四面八方散开的现象。因此，在这些星系群和星系团内就没有必要假设存在着大量的暗物质以提供额外的引力来保持星系群或星系团的动力学平衡状态。又如美国的泰森等人利用引力透镜效应测定一些星系的质量，其结果比力学质量值要小。还有一些科学家，如美国的奥利夫等人则认为，由于光速是有限值，我们今天所观测到的星系团实际上是过去的星系团，其质量比它们目前实际拥有的质量要大。在理论研究方面，以色列大文学家米尔格罗姆于1983年发表的一系列文章认为，牛顿力学是他从太阳系的观测数据推导出来的，它是否适用于更广阔的天体尺度是有疑问的。他在一种假设的前提下计算出：无须引进暗物质便可获得与观测相一致的星系盘外区的旋转曲线。这种假设是：在远离银心的银河系外区，是加速度的平方（而不是加速度本身）与产生引力物体的质量成正比，与距离的平方成反比。
总之，宇宙中是否存在有暗物质？它们是些什么东西？与可见物质的比例是多少？怎样才能探测到它们？牛顿力学是不是普遍原理？等等。这些确实是物理学家和天文学家们当前所遇到的既饶有兴味但又不易解决的难题。
