可是如果你以为在整个宇宙中各种元素的比例也是如此，那就错了。在宇宙中氢才是最丰富的元素，按原子数目来说，它占了将近93％。原来，这位质量最轻的“小弟弟”才是宇宙中最富有的成员。在地壳中含量很少的氦，是宇宙中的第二个“大户”。按原子数量来说，占了将近7%。它们几乎垄断了整个宇宙的全部天地。从锂到铀90种元素只占有剩下的那微不足道的一点份额。那些最重的元素，按原子数目来说，只占万万分之一，简直可以忽略不计了！
（2）看不见的暗物质
以前，人们只知道宇宙中有太阳、月亮、星星、像银河系一样的星系以及由许多星系组成的星系团。实际上，这些看得见的天体在辽阔的宇宙中只占极小一部分，宇宙中大部分物质是看不见的。
1933年，一位瑞士天文学家发现，室女星系团诸星系根据其运动求出的质量与根据其光度求出的质量相差甚远，前者是后者的10倍。人们根据这种现象，推测宇宙中存在着大量看不见的物质。到20世纪90年代中期才有人提出，这是一种叫作“冷的暗物质”的奇异物质，这种看不见的物质构成了90%的宇宙。恒星、行星、人类以及原子、分子等正常物质只占剩余的小部分。孤立地看，这种观点似乎正确，但考虑一下恒星和星系为什么旋转得这么快，问题就来了。例如银河系每2亿年就要旋转一次。这样巨大的旋转速度虽不会使人感到头晕目眩，但它有足够的力量把整个银河系撕裂开来。银河系是靠物质引力维系在一起的，仔细分析，维系银河系的物质引力太弱，不能“勒住”高速旋转的银河系这匹“野马”，除非有很多看不见的暗物质在暗地里施加一个额外的力把银河系成员“勒”在一起。另外，星系团里的星系也在快速旋转，那又是什么力量使整个星系团内的星系维系在一起呢？也是许多看不见的暗物质吗？现在看来正是！
我们知道，普通物质就是那些在一般情况下能用眼睛或借助工具看得见、摸得着的东西，小到原子大到宇宙星体，近到身边的各种物体远到宇宙深处的各种星系。普通物质总是能与光或者部分波发生相互作用，或者在一定的条件下自身就能发光或折射光线，从而被人们感知、看见、摸到或者借助仪器可以测量到。但是暗物质恰恰相反，它根本不与光发生作用，更不会发光，因为不发光又与光不发生任何作用，所以不会反射、折射或散射光，即它们对各种波和光都是百分之百的透明体。所以在天文上用光的手段绝对看不到暗物质，不管是电磁波、无线电还是红外射线、伽马射线、X射线都毫无用处，因此为了区分于普通物质，将这种特殊的物质称之为“暗物质”。
那么，宇宙中大量存在的暗物质是些什么东西呢？英国的一位天文学家认为可能有三类候选者。第一类是极暗弱的褐矮星，或者是相当于木星质量30～80倍的大行星。有人分析，在太阳附近就存在着暗物质。美国的天文学家曾在太阳附近的天空拍摄到暗于14视星等视星等，是用以衡量人类肉眼所能看出的星星发光能力的差别的指标。整个天空中肉眼能见到的大约有6000多颗恒星。将这些星分为6个等级。肉眼刚能看到的定为6等星，比6等亮一些的为5等，依此类推，亮星为1等，更亮的为0等以至负的星等。例如，太阳是-26.8等，满月的亮度是－12.6等，金星最亮时可达－4.4等。星等相差1等，其亮度相差2.512倍。1等星的亮度恰好是6等星的100倍。、质量不到太阳一半的M型褐矮星。根据这种褐矮星的数目推算，它们大概承担着银河系“失踪”质量的一半。一些科学家认为，这类小恒星只能发几万年的光，然后变成不发光的星体“尸骸”，这类“尸骸”在银河系中还有很多，它们完全可以补足银河系短缺的质量；第二类是很早以前由超大质量恒星演化到死亡阶段形成的大质量黑洞，这种黑洞的质量相当于太阳质量的200万倍；第三类是奇异粒子，如与电子有联系的、质量可能在20～49电子伏特之间的中微子，质量为10.5电子伏特的轴子，以及各种大统一理论所允许和要求的粒子。此外，欧洲的粒子物理学家伊里斯推荐了四种暗物质最佳候选者：光微子、希格斯微子、中微子和引力微子。正是由于这些特殊粒子的存在，才构成了星系外围大质量的暗晕。
宇宙中最重要的暗物质就是黑洞。如果一个天体质量足够大、体积足够小，那么它的引力就会大得连光都逃不出去。这种天体就是黑洞。黑洞这个概念刚提出时，曾被人们称作痴人说梦，但科学家的研究日益证明这种天体的确存在。一些科学家因研究黑洞而出了名，其中最有名的要数英国科学家霍金了。
近年来，科学家又发现了黑洞的许多新的怪脾气。科学家们对大小不同的黑洞作了比较研究，虽然它们大小各异、质量也相差甚远，但在吸收周围气体，同时放射出X射线的过程中，却有着相同的波动规律，如同快慢不同但演唱音调相同的“同一首歌”。科学家说，这一发现可帮助天文学家对黑洞的X射线“曲调”进行分析并推算黑洞的质量等特性。
黑洞也会“因噎废食”是科学家发现黑洞的另一个怪脾气。如果“喂”给的物质过多、过快，黑洞有可能会“因噎废食”。这意味着，引力强大无比的黑洞，可能并非拥有所假设的吞噬一切的“胃口”。通过模拟实验发现，物质环在落入黑洞的过程中，先被黑洞吞下的部分还会不断被吐出来，最终使得只有很小一部分物质真正进入黑洞。
若两个黑洞相遇会出现什么情景呢？经过模拟实验，科学家们发现，两个黑洞碰撞后形成新黑洞，会释放出极大的能量。质量分别为太阳15倍和10倍的两个黑洞相撞时，释放出的能量将比太阳过去50亿年来产生的能量总和还要多出数千倍。而后的探测结果也表明这个结论是比较合理的。
宇宙空间中的黑洞到底有多少呢？也许不多，但科学家发现，在宇宙尺度上黑洞几乎“无所不在”，在我们生活的银河系就有不少，仅银河系中心就存在24个黑洞，其质量分别相当于太阳的3200到1250000倍不等。不过，尽管黑洞很多，但黑洞的大小却呈现出两个极端的分布，大的很大，小的很小，缺乏中间过渡层次。大的是超巨黑洞，多存在于星系的中心，质量达到太阳的数百万甚至数十亿倍。小的黑洞，其质量与太阳基本处于一个数量级，据推测它主要是由质量相当于太阳10倍左右的恒星发生超新星爆炸后形成的。
同时，还存在有一个怪异的现象，那就是：时间和空间在黑洞中消失，这就意味着通过黑洞有可能将我们现在的时间和空间连接到另外一个时间和空间，时间旅行有可能实现。若按照霍金等人的假说，黑洞有可能是通往其他时空的通道。
宇宙在暗物质的作用下不断地膨胀，而暗物质黑洞又为我们留下很多谜，这些都很值得我们进一步探索。
（3）神秘的暗能量
暗能量是一种不可见的、能推动宇宙运动的能量，宇宙中所有的恒星和行星的运动皆是由暗能量来推动的。之所以暗能量具有如此大的力量，是因为它在宇宙的结构中约占73%，占绝对统治地位。暗能量是近年宇宙学研究的一个里程碑性的重大成果。
支持暗能量存在的证据主要有两个。一是对遥远的超新星所进行的大量观测表明，宇宙在加速膨胀。按照爱因斯坦引力场方程，加速膨胀的现象可推出宇宙中存在着压强为负的“暗能量”。另一个证据来自于近年对微波背景辐射的研究，精确地测量出宇宙中物质的总密度。我们知道所有的普通物质与暗物质加起来大约只占宇宙的1/3左右，所以仍有约2/3的短缺。这一短缺的物质称为暗能量，其基本特征是具有负压的，在宇宙空间中几乎均匀分布或完全不结团。暗能量在宇宙中占总物质的73％。值得注意的是，对于通常的能量（辐射）、重子和冷暗物质，压强都是非负的，所以必定存在着一种未知的负压物质主导今天的宇宙。
宇宙的运动都是旋涡型的，所以暗能量总是以一种旋涡运动的形式出现。在暗能量的旋转范围内能形成一种旋涡场，称为暗能量旋涡场。当暗能量与物质绕星系中心运动的总动能相等时，旋涡场处于平衡状态，星系既不会膨胀也不会收缩；当暗能量衰退时，旋涡场就会收缩。
在太阳系中，地球的运动是由暗能量来推动的。当太阳系的暗能量减少时，推动地球运动的暗能量就会减少，它的运动速度也会随之变慢，地球绕太阳运动的离心力必定会变小。在太阳引力的作用下，地球就会向太阳靠近。但当两者间的距离缩小时，根据太阳系的运动结构，地球的公转速度必然会随着距离的缩小而增大。10亿年来，地球的公转周期和公转半径不断地变小，但它的公转速度基本上保持不变。简言之，暗能量不断地衰退导致太阳系旋涡场不断地收缩，从而导致各个行星不断地向太阳靠近。所以，10亿年来，太阳系的暗能量一直在衰退。
有证据表明：目前太阳每2.5亿年围绕银河系中心旋转一周，过去则是每5亿年围绕银河系中心旋转一周，再往前是每10亿年围绕银河系中心旋转一周。根据天文学家的观测结果，银河系自转的速度起先随距银河系中心距离的增大而增大，但达到几十万光年后就停止增加，直到银晕中很远处都大致保持不变。在速度不变的情况下，太阳绕银河系中心旋转一周的时间变短了几倍，那意味着，10亿年来它在不断地向银河系中心靠近。换言之，银河系一直在不断地收缩。另一方面，银河系的运动是由暗能量来推动的，只有当暗能量出现衰退时，银河系才能收缩。由此，我们可以得出如下结论：银河系的暗能量一直在衰退。
太阳系和银河系中的暗能量都一直在衰退，以此来类推，宇宙的暗能量也一直在衰退。
暗能量是21世纪物理学面临的最大的挑战。物理学对暗能量这种新类型物质的探索才刚刚开始，还没有形成一个基本合理的解释。科学家正在计划发射新的探测卫星，对于宇宙大尺度空间进行更多、更精确、更系统的观测，进一步研究宇宙加速膨胀的规律，确定暗能量的形式和物理特征，不同的暗能量形式将导致不同的宇宙膨胀规律。解决这一问题需要新的理论，这样的理论一旦被找到，很可能是人们长期追求的各种相互作用统一的量子理论，这将是一场重大的物理学革命。研究暗物质、暗能量这些新的问题需要将描述微观世界的粒子物理与描述宇观世界的宇宙学结合起来，也是21世纪物理学和天文学研究的一个新特点。
（4）反物质
反物质是一种假想的物质形式，在粒子物理学里，反物质是反粒子概念的延伸，反物质是由反粒子构成的。反质子、反中子和反电子如果像质子、中子、电子那样结合起来就形成了反原子，由反原子构成的物质就是反物质。反物质是一般物质的对立面，而一般物质就是构成宇宙的主要部分。科学家们想象在很远的地方有个和我们的世界很像的世界，它是一个由反物质构成的反世界。既然宇宙肇始于大爆炸，爆炸一瞬间才出现了空间、时间、物质和作用力，那么正、反物质就应该同时出现，二者之和等于零才合理。而大量的正、反物质出现后，随着温度下降，早应相互碰撞湮灭。但由于某种原因，正物质也许比反物质稍多了一些，这才有了当今这个“正物质”世界。
事实上，我们的周围并没有发现反物质。但在实验室内科学家们已制造出了反物质。1932年由美国物理学家卡尔·安德森在实验中证实了正电子的存在。随后又发现了负质子和自旋方向相反的反中子。2010年11月，欧洲研究人员在科学史上首次成功“抓住”微量反物质。2011年5月初，中国科学技术大学与美国科学家合作发现迄今最重反物质粒子——反氦4，同年6月欧洲核子研究中心的科研人员宣布已成功抓取反氢原子超过16分钟。
物质与反物质的结合，会如同粒子与反粒子结合一般，导致两者湮灭并释放出高能光子或伽马射线。1997年4月，美国的伽马射线探测卫星，在银河系中央发现了一个“反物质源”。正、反物质在那里碰撞湮灭，喷发出一个高达2940光年的伽马射线“喷泉”。这是人类探寻宇宙中反物质的首次重大突破。欧洲航天局的伽马射线天文观测台，证实了宇宙间反物质的存在，他们对宇宙中央的一个区域进行了认真的观测分析，发现这个区域聚集着大量的反物质；此外，伽马射线天文观测台还证明，这些反物质来源很多，它不是聚集在某个确定的点周围，而是广布于宇宙空间。
1.2.5宇宙的结构
从广义上看，宇宙是无穷大、没有边际的。总体说来，宇宙是由总星系、星系、星团、星云等总体呈多重旋转结构的宏观体系和由基本粒子组成的微观体系构成的。当代天文学的研究成果表明，宇宙是有层次结构的、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统。星云是云雾状的由星际气体、尘埃和粒子流等星际物质在力场作用下形成的；星系是恒星和星际物质组成的系统；而总星系是一个比星系更高一级的天体层次。星团是由于物理上的原因聚集在一起并受引力作用束缚的一群恒星所组成的。