宇宙可能會被微調。微調宇宙假說是一個命題，即隻有某些宇宙基本物理常數位於非常狹窄的值範圍內，才可能允許宇宙出現生命的條件。因此，如果幾個基本常數中的任何一個隻是略有不同，宇宙就不太可能有利於物質生成、天文結構、元素多樣性或可理解宇宙的生命的產生和發展。哲學家、科學家、神學家和創造論的支持者都討論過這一命題。
宇宙幾乎完全由暗能量、暗物質和普通物質組成。其他包括電磁輻射（估計占宇宙總能量的0.005%或接近0.01%）和反物質。在宇宙的曆史中，所有類型的物質和能量的比例都發生了變化。在過去20億年中，宇宙中產生的電磁輻射總量減少了。當前包括原子、行星、恒星、星係和生命在內的普通物質僅占宇宙質能總量的4.9%。當前這類物質的總體密度非常低，大約為4.5×10-31g\/cm3，相當於每4立方米體積中隻有一個質子的密度。暗能量和暗物質的性質是未知的。暗物質是一種尚未被確認的神秘物質形式，占宇宙總量的26.8%。暗能量是來自虛無空間的能量，它導致宇宙的膨脹加速，占宇宙總量的68.3%。
普通物質、暗物質和暗能量在超過3億光年左右的尺度上均勻地分布在整個宇宙中。然而，在較小的尺度上，物質往往按層級聚集，絕大多數原子聚集成恒星，絕大多數恒星聚集形成星係，絕大多數星係聚集形成超星係團，最後是大尺度纖維狀結構。可觀測宇宙包含超過2萬億（1012）個星係，總體而言，估計有超過1億億億（1024）顆恒星（比地球上所有的沙粒都多）。典型星係中的恒星數量範圍從隻有幾千萬（107）顆恒星的矮星係到擁有數萬億（1012）顆恒星的巨星係。銀河係位於本星係群中，而本星係群又位於拉尼亞凱亞超星係團中。這個超星係團跨越5億光年，而本星係群跨越1000萬光年。宇宙空洞是宇宙中相對空虛的廣闊區域，位於較大的天文結構之間，其直徑通常為1000萬–1.5億秒差距（3300萬-4.9億光年）。已測量到的最大宇宙空洞跨越18億光年（5.5億秒差距）。
可觀測的宇宙在比超星係團大得多的尺度上是各向同性的，這意味著宇宙的統計屬性在從地球上觀察到的所有方向上是相同的。宇宙沐浴在高度各項同性的微波輻射中，相當於大約2.開爾文的熱平衡黑體光譜。大尺度宇宙是均勻的和各向同性假設被稱為宇宙學原理。一個既均勻的和各向同性的宇宙從所有觀察點看都是一樣的，沒有中心。
宇宙膨脹加速的原因仍然難以捉摸，這通常歸因於暗能量。暗能量是一種被假設為滲入空間中的未知能量形式。在質能等價的基礎上，暗能量的密度（約7×10-30g\/cm3）比星係內普通物質或暗物質的密度要低得多。然而，在當前的暗能量時期，它主宰著宇宙的質能，並且它在空間之中是均勻的。
暗能量的兩種擬議形式是宇宙常數和標量場。宇宙常數以恒定的能量密度均勻的填充空間，標量場能量密度可能因時間和空間而動態變化。標量場的貢獻通常也包括在宇宙常數中。公示化表達的宇宙常數相當於真空能量。僅具有少量空間不均勻性的標量場將很難與宇宙學常數區分開。
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暗物質是一種假設物質，對整個電磁波譜都是不可見的，但卻占了宇宙物質的大部分。暗物質的存在和性質是因為它對可見物質、輻射和宇宙大尺度結構的引力作用而推斷的。除了中微子被認為是一種熱暗物質，其他暗物質特別是冷暗物質還沒有被直接探測到，因此它成為現代天體物理學中最大的謎團之一。暗物質既不發射也不吸收光（或任何其他在顯著水平的電磁輻射）。據估計，暗物質占宇宙總質能的26.8%，占宇宙總物質的84.5%。
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