其中主要的假设是哥白尼原则（The Copernican principle），这是物理学和哲学的一条基本法则，以文艺复兴时代提出“日心说”的波兰天文学家尼古拉·哥白尼命名。它的定义是：没有一个观测者有特别的位置，宇宙各处看起来应该都一样。当我们在足够大的层面上观察时，也的确如此，万事万物都分布得非常均匀。这意味着爱因斯坦方程只需要带入一个参数就够了，那就是宇宙的物质密度。广义相对论认为，时空弯曲的程度是由物质的密度分布所决定的。

　　爱因斯坦最大的错误

　　有鉴于此，爱因斯坦用具有统一密度的惰性尘埃来填充他的第一个精简版的宇宙模型，该模型所展示的宇宙在自身的引力下会收缩。他认为这是个问题，因此，发明了一个术语（宇宙常数）来抵消几乎无处不在的引力，用以保持宇宙的恒定不变。然而，上世纪20年代，观测结果表明，宇宙实际上在不断膨胀，爱因斯坦后来将宇宙常数称为他一生中“最大的错误”。

　　随后，其他科学家将广义相对论的方程式应用于不断膨胀的宇宙，并创建出了一个新的宇宙模型，该模型认为宇宙源于一个最初密度无限大的点，因为物质的重力，宇宙膨胀的速度逐渐变慢。宇宙大爆炸天文学就这样横空出世了。不过，我们也面临一个主要的问题，那就是，这种膨胀是否会停止。答案似乎是否定的。在不断漂浮的星系内，重力能够驾驭的物质少得可怜，宇宙将不断平滑地向外膨胀。

　　此时此刻，暗物质和暗能量这些宇宙“幽灵”开始慢慢浮出水面，变得具体，且进入人们的思维。20世纪30年代，瑞士天文学家弗里茨·茨威基发表了一个惊人结果：在星系团中，看得见的星系只占总质量的1/300以下，而99%以上的质量是看不见的。茨威基首先发现了暗物质的存在，他的发现大大推动了物理学的发展。但由于暗物质根本不与光发生作用，更不会发光，在天文上用光的手段绝对看不到暗物质，因此，当时许多人并不相信茨威基的结果。

　　直到20世纪70年代初，科学家在观测宇宙其他一些星系中的恒星运行速度时就发现，越往外，围绕中心的速度并不都是衰减下去，而是和内圈恒星的速度差不多。这与越往外，物质越少，引力也越小，速度也应该越低的常规不符。由此反推，此时虽然外圈的那些能被直接观测到并数出来的星星数目变少了，但其实内部的物质数量并没有减少，引力也没有变小，只不过观测不到而已，科学家们大胆地猜测：宇宙中一定有某些物质没有被我们的天文观测所发现，这些物质被称为“暗物质”。

　　此后，其他证据，包括星系群的运动方式、星系朝我们而来的路上弯曲光线的方式等，都成为暗物质存在的证据。另外，在最开始，为了将物质紧紧胶合在一起产生星系，也需要暗物质。科学家们还推测，暗物质的数量可能是可见的气体和星星的5倍。

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