20世纪30年代，科学家发现能够观测到的物质并不足以维持星系的稳定运行，他们相信在目前我们能够探索的物质之外，还可能存在着一种我们看不见的物质：暗物质。
它不属于已知的任何物质，独立于人类的认知体系之外，这听起来似乎有些天方夜谭，但诸多证据表明，暗物质不仅存在，而且数量要远超于可见物质。
我们看到的日月星辰以及世界万物都来自于可见光的反射，光属于电磁波的一种，除了人类可见的光波之外，还有很多不可见的波段，而宇宙中所有已知的物质都会向外辐射热量，所以那些不可见的波段则可以通过热量进行探测，通过红外波段展现出来。
暗物质则不一样，它既没有反射可见光，也不会散发热量，这意味着暗物质没有电磁相互作用力和强互作用力，而这两种力又是人类已知粒子中必须存在的基本力，因此暗物质绝不是我们熟悉的任何一种粒子，在现有的技术下没有任何办法对它进行观测。
对于这样一种完全不能观测的粒子，科学家又是如何确定它真的存在呢？
这就要从宇宙最基本的秩序说起
尽管宇宙浩瀚而广阔，有着难以计数的恒星和行星，但它们的运行并不是一团乱麻，而是有着完整的秩序和规律在其中，行星和恒星组成恒星系，其中恒星的质量占据恒星系的绝大部分，所以行星会围绕恒星公转，而整个恒星系又以同样的原理围绕着星系，一层一层构建起了规律的宇宙。
其中维持规律的就是引力和离心力，恒星的质量较大，在自身的引力下会把行星拉向自己的引力中心，如果放任引力不管，恒星最终会与行星相撞，这时就需要离心力来维持平衡，行星在围绕恒星做公转时，就产生了一个和恒星引力方向相反的离心力。
直至离心力和行星受到的引力持平时，行星就拥有了一个稳定的公转轨道，假如没有强大的外力干预，这样的平衡会难打破。
在更大尺度的星系上，恒星系和星系的关系就像行星和恒星，恒星系会围绕着星系中心的超大质量黑洞做公转运动，理论上来说，绝大部分星系都应该符合这样的规律，但真实的观测结果却相差甚远。
星系的中心部分物质十分密集，绝大部分质量也集中在这里，那么靠近中心的恒星公转速度将会比外围的恒星快许多，就像太阳系中越靠外围的行星公转速度越慢一样，否则星系会很难保持稳定。
以银河系为例，理论上来说，太阳围绕银河系中心的公转速度应该为160km/s，但实际的测量却显示，太阳的速度居然为220km/s。
在如此高的公转速度下，离心力本应远远大于银河系中心的引力，太阳会逐渐甩出去脱离银河系类比来看，其他恒星系应该也是同样的状况，在这样的条件下，银河系本该早就分崩离析了，但事实显然不是如此。并且银河系并不是个例，其他的星系也几乎都是同样的状况。
这意味着，有一种我们看不见的物质在提供额外的引力，即所谓的暗物质，时至今日暗物质已经成为了主流宇宙学模型的核心，不过由于至今也没有观测到暗物质的踪迹，仍然有不少科学家并不相信宇宙中存在这一奇特的物质，他们试图找到某种替代方案，去解决星系中的引力异常。
引力的问题要从牛顿的万有引力定律下手，于是有些科学家认为，引力的强度可能不仅仅是与距离的平方成反比那么简单，除此之外，天体之间应该还有引力的残留，即无论相隔多远，都仍然有微小的引力加成。
这样残留极其微弱，但足以解释星系间的引力问题了。不过一个简单的概念还不够，相应的引力方程也需要修改，后来该理论发展出了完整的多个版本，其中一个简称为AQUAL。
它和暗物质理论都能解决异常的问题，不同的是暗物质模型认为星系的自转受质量分布的影响，所以星系内侧和外侧恒星的轨道速度曲线是光滑过渡的，而AQUAL的模型曲线并没有那么光滑，这样的不光滑幅度非常小，但如果观测大批星系时，就能发现其中的偏差。
近日科学家通过斯皮策望远镜的数据库对152个星系展开了研究，结果显示，这些星系的轨道速度曲线似乎更符合AQUAL的模型。
虽然仅有这一点还不足以撼动主流的暗物质理论，并且自身还有些暂时无法解决的问题，但它仍为我们提供了新的思路，或许暗物质就像当初的以太一样，它们都并不存在。