星際物質（縮寫為ISM）是存在於星系和恒星之間的物質和輻射場（ISRF）的總稱。星際物質在天文物理的準確性中扮演著關鍵性的角色，因為它是介於星系和恒星之間的中間角色。恒星在星際物質密度較高的分子雲中形成，並且經由行星狀星雲、恒星風、和超新星獲得能量和物質的重新補充。換個角度看，恒星和星際物質的相互影響，可以協助測量星系中氣體物質的消耗率，也就是恒星形成的活耀期的時間。

以地球的標準，星際物質是極度稀薄的等離子、氣體、和塵埃，是離子、原子、分子、塵埃、電磁輻射、宇宙射線、和磁場的混合體。物質的成分是99%的氣體和1%的塵埃，充滿在星際間的空間。這種極端稀薄的混合物，典型的密度從每立方米只有數百到數億個質點，以太初核合成的結果來看氣體的成分，在數量上應該是90%氫和10%的氦，和其他微跡的“金屬”（以天文學說法，除氫和氦以外的元素都是金屬）。

這些介質也是造成消光與紅化的原因。當光線在穿越這些介質的旅程中，光強度的衰減程度與觀測的波長有密切的關聯，這些星際物質造成光子的散射和吸收，使得肉眼觀察的夜晚天空背景變得黑暗。在數千光年範圍內的分子雲對來自銀河盤面的背景星光造成均勻且一致的吸收，使得只有銀河盤面的一些裂縫中才有背景星光能被地球上的人類觀察到。

遠紫外線會被星際物質中性成分吸收，例如氫原子會吸收121.5奈米的波長的光線，這是來自來曼α線能量躍遷。因此，距離地球數百光年以外的恒星，在這個波段上所發出的光便幾乎無法看見，因為在前來地球的漫長旅程中，這個波長幾乎都已經被吸收掉了。

星際物質通常可以依據溫度的差異分成三種狀態：數百萬K的高熱氣體、數千K的溫暖氣體、和數十K的冷氣體，這些狀態是這些氣體在溫度的平衡上所表現出的冷或熱。關於星際物質這三種型態的模型最初是McKee和Ostriker在1977年的一編論文中提出來的。經歷了過去四分之一個世紀的研究，在科學界，星際物質在這三種狀態上的相對數量仍然有相當大的爭議。

未來，對星際物質的研究重點是分子雲、星際雲、超新星遺跡、行星狀星雲、和擴散結構。

星雲就是散佈在銀河系內、太陽系外的一堆堆非恒星形狀的塵埃和氣體（星際物質），它們的主要成分是氫，其次是氮，還含有一定比例的金屬元素和非金屬元素。近年來的研究還發現含有OH、CO和CH₄等有機分子。

最初所有在宇宙中的雲霧狀天體都被稱作星雲。後來隨著天文望遠鏡的發展，人們的觀測水準不斷提高，才把原來的星雲劃分為星團、星系和星雲三種類型。

1758年8月28日晚上，當時受雇天文觀測的法國天文學家查理斯·梅西耶在搜尋彗星的時候，在金牛座發現一個雲霧狀的斑塊。為了讓其他人不把這些天體當作彗星，他為此進行了專門的建檔。到1784年，他一共找到類似的天體103個，當年在金牛座找到的那個天體被編為M1。

1781年，梅西耶公佈了自己的發現。英國天文學家威廉·赫歇耳非常重視，並且親自逐一對梅西耶發現的這些天體進行了觀測核實。他發現其中有些天體確實是雲霧狀的，他把這些天體稱為“星雲”。

以形態劃分，可分為：

彌漫星雲。

行星狀星雲。

超新星遺跡。

以發光性質劃分，則可分為：

發射星雲。

反射星雲。

暗星雲。

有的星雲是恒星的出生地，星雲的塵埃在引力下漸漸收縮成為新的星，

如獵戶座的M42星雲；也有的是老恒星爆炸後的殘骸，如天鵝座的網狀星雲。由於觀測工具的限制，歷史上，星系曾與星雲混為一談。

星際物質包括星際氣體和星際塵埃。星際氣體包括氣態的原子、分子、電子、離子等，主要由氫元素組成，其次是氦，其元素豐度與恒星基本一致。星際塵埃是直徑大約為10-5釐米的固體顆粒，包括冰狀物、石墨、矽酸鹽等，彌散在星際氣體當中，品質大約占星際氣體的10%。

銀河系中的星際物質主要分佈在旋臂中，占到了銀河系總品質的10%，密度大約為每立方釐米一個氫原子，這種密度其實很低，在人造的真空中都無法達到。

"星際的"這個名詞最早出現在1626年，是法蘭西斯·培根在他的文稿中使用的。他寫道："The Interstellar Skie.. hath .. so much Affinity with theStarre, that there is a Rotation of that, as well as of the Starre."(Sylva §354–5).

自然哲學家羅伯特·波義耳在1674年的論述中提到："星際中的空間在享樂主義的觀點中是空無一物的"。直到19世紀，星際物質的本質才受到天文學家和科學家的注意。

在1862年，派特孫寫道："氣流引發的顫動，或是震動運動，是乙太充塞在空中造成的。"（Ess. Hist. & Art 10）乙太的觀念延續到20世紀，有些特性被描述出來。在1912年，威廉·亨利·皮克林寫道："造成星際吸收的介質簡單的說就是乙太，他會選擇性的吸收，就如卡普坦所指出的是一些氣體的特性，還有一些自由的氣體分子，她們可能是由太陽和恒星經常不斷的釋放出來…..."

在1913年，挪威的探險家兼物理學家克利欣·白克蘭寫道："以我們的觀點，假設空間整體充滿了電子，各種電子和離子的飛躍，似乎是自然的結果，因為我們假設恒星系統在演化的過程中，不停的將帶電的微粒拋射入太空中。因此在宇宙各處，也就是"空無一物"的太空中，都能發現物質充塞著，不僅是在太陽系和星雲之中，應該是合情合理的。

在1930年，撒母耳․L․桑代克記載著： ".. 實在很難相信存在於恒星之間的巨大空間會完全的空無一物，地球的極光可能是被來自於太陽帶電粒子，從太陽輻射出來的粒子激發產生的。如果其他數以百萬計的恒星也都發射出離子，如果是毫無疑問的，那麼星系之間便不可能是絕對的真空了。"

由於大量星際物質的存在，天體發射出來的光線被吸收、減弱，這稱作星際消光。此外，天體的光線還被散射，使光線變紅，這稱作星際紅化。在恒星研究中需要對星際紅化進行修正。

星際世界泛指所有在行星間（含地球）恒星間與星系間的廣大空間，距離從數億公里（行星間）至數光年（恒星間）至無限距離。通常會充塞著無數的星際物質，溫度大約零下200多度。更涵括多重宇宙平行宇宙及高維度空間與其無窮延伸。

星際雲是對存在於的銀河系或其他星系內以等離子或宇宙塵的型態累積成的雲氣的通用名稱。星際雲是高密度的星際介質，它的密度比平均密度要大的多。依據雲氣的密度、大小和溫度，在其中的氫可以是中性的（H I區）、電離的（H II區，也就是等離子）或分子（分子雲）。中性和電離的雲有時也被稱為發散雲，而分子雲有時也稱為密度雲。

通過研究我們接收到來自它們的電磁波輻射，可以分析星際雲的成分。大型的電波望遠鏡依據某些分子特有的光譜，掃描某些特定頻率在天空中各處的強度。一些低溫的星際雲傾向於發射長波的電磁波輻射，我們可以繪製出這些分子的豐度圖，瞭解它們在星際雲中組成的變化。在熱的星際雲，它們的化學元素有許多都是離子，可以在可見光和紫外線的波段上觀察到它們的光譜。

無線電望遠鏡也可以用不同的頻率對一個點進行掃描，記錄每一種不同類型分子的強度。頻率的峰值表示該種分子或原子目前在雲中的豐度，峰的高度與在雲中的相對百分比成正比。

直到最近，星際雲內反應速率都被認為是非常緩慢的，由於星際雲的低溫和密度只會有一些最小的分子產生。然而，科學家觀察到一些原本未預期能在這樣的環境下產生的有機分子光譜，像是甲醛、甲醇和乙烯醇。科學家在地球上的實驗室所熟悉的是，這些分子的創建都要更高的溫度和壓力。它們被發現的事實指出，這些化學反應的速率在星際雲中進行的比預期的快，懷疑有可能是有機化學的氣相反應不同於在地球的實驗室中觀察到的。CRESU實驗正在研究這些反應。

星際雲還提供存在於太空中的金屬比率和研究的一種媒介。這些元素的存在和比率可能可以發展出它們產生的手段和理論，尤其是當它們的比率不吻合恒星的核融合結果所預期產生的，從而建議採用替代的宇宙射線散裂。

這些星際雲擁有的高速度是銀河系自轉所不能夠解釋的。依據定義，這些雲的速度必須大於90kms−1的本地標準靜止速度vlsr。vlsr主要是檢測中性氫的21釐米線測定的，並且它們的重元素比率通常比銀河系內正常的星際雲為低。

說明這些不尋常的高速雲理論包括是我們銀河系誕生時殘留下來的物質形成的，或是潮汐剝離從本星系群的成員，其他星系獲得的。後著的一個例子是麥哲倫星流。為了縮小這些雲的起源，需要更好的瞭解它們的距離和金屬量。

高速雲會以字母HVC作為開頭的標示碼來識別，例如HVC 127-41-330。

多重宇宙論（multiverse 或 meta-universe），或者叫多元宇宙論，指的是一種在物理學裏尚未證實的假說，根據這種假說，在我們的宇宙之外，很可能還存在著其他的宇宙，而這些宇宙是宇宙的可能狀態的一種反應，這些宇宙可能其基本物理常數和我們所認知的宇宙相同，也可能不同。多重宇宙這個名詞是由美國哲學家與心理學家威廉·詹姆士在1895年所提出的。

平行宇宙經常被用以說明：一個事件不同的過程或一個不同的決定的後續發展是存在于不同的平行宇宙中的；這個理論也常被用於解釋其他的一些詭論，像關於時間旅行的一些詭論，像“一顆球落入時光隧道，回到過去撞上了自己因而使得自己無法進入時光隧道”，解決此詭論除了假設時間旅行是不可能的以外，另外也可以以平行宇宙做解釋，根據平行宇宙理論的解釋：這顆球撞上自己和沒有撞上自己是兩個不同的平行宇宙。

在近代這個理論已經激起大量科學、哲學和神學的問題，而科幻小說亦喜歡將平行宇宙的概念用於其中。

在2003年的《科學美國人》雜誌裏，有一篇由美國宇宙學家馬克斯·鐵馬克（Max Tegmark）為寫的關於平行宇宙的專文，文中他將平行宇宙分成四類：

第一類：這類的宇宙和我們宇宙的物理常數相同，但是粒子的排列法不同，同時這類的宇宙也可視為存在於已知的宇宙（可觀測宇宙）之外的地方。

第二類：這類的宇宙的物理定律大致和我們宇宙相同，但是基本物理常數不同。

第三類（艾弗雷特Hugh Everett III）的多世界詮釋：根據量子理論，一件事件發生之後可以產生不同的後果，而所有可能的後果都會形成一個宇宙，而此類宇宙可歸屬於第一類或第二類的平行宇宙，因為這類宇宙所遵守的基本物理定律依然和我們所認知的宇宙相同（上述“一顆球落入時光隧道，回到了過去撞上了自己因而使得自己無法進入時光隧道”詭論的平行宇宙解決辦法屬於此種）。

第四類：這類的宇宙最基礎的物理定律不同於我們宇宙，而基本上到第四類為止，就可以解釋所有可能存在（也就是可想像得到的）的宇宙，一般而言這些宇宙的物理定律可以用M理論構造出來。

開放宇宙理論認為，我們目前所知的宇宙只是整個宇宙中可觀測的一小部分，在這個部分之外，整個宇宙尚有無限大的未被觀測的空間；根據相對論，光速為宇宙最快的速度，我們所看到的部分（可觀測宇宙）為已經到達地球的光線，而我們所觀測到的範圍又被稱做哈柏體積，哈伯體積直接取決於宇宙的年齡（因為若宇宙誕生於n年前，則能到達地球的光線最遠只能在n光年處，再更遠的光線則尚在路途上，故未能被地球上的觀測者所觀測），哈伯體積的膨脹是因為有越來越遠處的光線到達地球。

開放宇宙理論說明了第一類平行宇宙的可能性。

泡沫宇宙理論認為存在有無限多的開放宇宙，而這些開放宇宙本身有著不同的物理常數，這些開放宇宙的“距離”比我們的開放宇宙的“邊緣”還要遠，意即這些宇宙存在於無窮遠的地方之外。

這個理論由安德列·林德最早提議，而泡沫宇宙理論本身能和暴脹理論在相當程度上契合，而這個理論本身牽涉到宇宙可能是由某個“親宇宙”的量子泡沫中所誕生的可能，而這些量子泡沫產生於能量的起伏，這些能量的起伏可能會產生微小的“泡沫”和蟲洞，若這些“泡沫”本身不是非常地巨大，則它們會像膨脹的汽球一般，到了最後消失無蹤，不過如果能量起伏大於某個常數，那麼這個泡沫就會不斷地膨脹，甚而產生一個“子宇宙”，而“子宇宙”的體積可能會大到足以讓宇宙大尺度結構存在的地步。

2005年，美國的理論物理學家Laura Mersini-Houghton和Richard Holman預言宇宙輻射存在不規則分佈的原因是其他宇宙的牽引。普朗克天文望遠鏡的宇宙背景輻射圖在理論上是分佈均勻的，但實際結果顯示南半部天空中存在一個強大的中心，以及一個無法用現有物理學知識解釋的冷斑點。Mersini-Houghton認為這證實了自己的預測。

根據迴圈量子引力理論，大爆炸可能只不過是宇宙的膨脹和收縮時期組成的週期中，一個新的膨脹時期的開始而已，每個週期開始於大爆炸、結束於大擠壓（Big Crunch），而這個週期的輪回是無限的，這個模型被稱為是振盪宇宙，在大爆炸之後宇宙膨脹，而之後在重力的作用之下宇宙開始收縮，然後接著是大擠壓，在大擠壓之後的下一次大爆炸被稱為大反彈，雖然這個模型曾經一度被否決，但是膜宇宙論近年來已重拾此模型（振盪宇宙模型）。

在每個週期中宇宙可能會有不同的宇宙常數，而因此這些不同週期時的宇宙可視為第二種平行宇宙。

泡沫宇宙理論和大反彈理論使得第二種平行宇宙的存在成為可能。

量子力學的多世界解釋是一種主要的量子力學解釋，在由此解釋方式中的眾平行宇宙共有一個關於時間的變數，而這些平行宇宙彼此之間有著相同的起源，而這些宇宙彼此之間的基本物理定律相同，但物理常數可能會有所不同，而它們亦可能處於不同的狀態，而且這些宇宙彼此之間沒有任何的聯繫，因此它們彼此之間沒有任何訊息互通，這些宇宙彼此之間的關係由它們之間的疊加態決定。

此理論為第三類平行宇宙的基礎。

根據M理論，我們的宇宙很可能是產生於11維薄膜的碰撞與撕裂當中，基本上由此產生的宇宙可以和多世界詮釋裏所說的宇宙極為不同的宇宙。

由M理論可推出第四種平行宇宙的存在。

根據IIB型（TypeIIB）的弦論，從十維弦論的世界到我們所知的四維世界有極多種的變換方式，而不同的變換方式會產生相當不同的宇宙。

有些人認為平行宇宙理論缺乏對經驗主義的關聯性以及可測性，同時缺乏物理學上的證據和可否定性，因為這個理論以目前的科學方法無法證實或否定，而且這些理論目前而言太過形而上學且只是在數學結構上有可能而已；不過馬克斯·鐵馬克注意到了對宇宙微波背景輻射和宇宙物質大規模分佈的測量的改進可能會否定或實證其中兩種的平行宇宙存在的可能性，並進而能證實或否定開放宇宙理論和混亂暴脹理論，意即平行宇宙理論最少在某種程度上是可測的。

科學家的職責就是要在不涉及觀察者的狀況下對已觀測的現象提出基本的解釋。回歸到人擇原理在解釋會建構出所謂的“懶惰出口”，而這些解釋的種類包括了“很明顯地為生命的存在微調過的宇宙參數”等等；不過李奧納特·蘇士侃宣稱：某些形式的平行宇宙是無可避免的，在給出對現有宇宙狀態的解釋時，觀測者效應是無法避免的而且得在其他的科學中獲得解決。

洪志和認為，平行宇宙理論會被奧卡姆剃刀給排除，因為假設一些我們無法觀測且無法看見的宇宙來解決我們所看見的，就像是帶著額外的行李走到盡頭一般；不過對此馬克斯·鐵馬克反駁：“這四種平行宇宙的一個共同特徵就是：預設平行宇宙的存在模型是最簡單且最優雅的模型。如果一個人要否決這些多重宇宙的存在，他需要在實驗上地對多重宇宙論的不支持，並且要加入以下的假定：有限空間、波函數崩潰和本體上的不對稱是正確的，而這些過程會複雜化整個理論。因此我們的對於誰比較不優雅且較為浪費的裁決就變成了以下兩者：多重宇宙或者是大量的文辭”。

有時我們的宇宙是唯一可能存在的宇宙，因此討論這些“其他的宇宙”是很明顯地無意義的。愛因斯坦在思考其他種類的宇宙存在的可能性時，就提出了這個問題，關於宇宙結構是否只有一種可能的問題的解答的希望被認為在於理論上可統一全部物理理論的萬物理論當中。

對於平行宇宙的觀測證據的支援被認為來自於人擇原理：“我們所觀測到的宇宙對生命是友善的，要不然就不會被觀測到。雖然這似乎是老調重彈，但是當生物體對物理法則和宇宙狀況的敏感性、被考慮時，整個宇宙就是一個明顯的證據；在另一方面，許多關鍵的物理常數似乎不會對於生物體造成嚴重的不適”；其他對於微調論證的批評是：就我們所知，在我們所知的物理常數之下可能還有更多的基本物理法則，而這些法則背後可能會有更多的參數存在，因此，給出這些定律，這些已知的物理常數未必落在生命許可的生存範圍之內。

多重宇宙支持者經常對於常數如何從已定義的整體中選取感到茫然。假設存在個“定律中的定律”或者基本定律描述說常數如果被從一個宇宙到下一個宇宙中指定，那麼我們不過只是將宇宙學的問題給往上移了一個等級而已，因為我們必須解釋這個基本定律從何而來。另外，這個基本法則是無窮大的，因此我不過是把問題從“為什麼是這個宇宙”給置換成了“為什麼是這個基本法則”。在援引平行宇宙論時這似乎是一個要點，尤其當假定只存在一個宇宙和一個原理會更簡易時更是如此；但在馬克斯·鐵馬克的平行宇宙理論裏，這個問題是被避開的，因為在那種狀況當中，所有可能的基本理論被實行的，而且被用以描述真實存在的平行宇宙。

對於虛擬宇宙和平行宇宙之間的關係依舊是個問題。多數的科學家已經準備好要接受自覺機器的可能性，而有些人工智慧學者甚至於已經說我們快要能製造自覺電腦了，在距離達讓自覺生物住在虛擬世界方面僅剩一步之遙。對於那些生物而言，他們的“假”宇宙和我們的真宇宙可說是無分別的。因此我們應該將這些虛擬宇宙算在平行宇宙中嗎？如果不是的話將我們自身存在的宇宙和這些虛擬宇宙劃上等號有意義嗎？

對於現有的平行宇宙論的最後一個問題是對於宇宙的定義。對多數的平行宇宙論者而言，宇宙是由物理法則和常數，以及初始條件定義的。這項論點可能會因為它的狹隘和沙文主義的性質而招致反對；對於將人類理解之外的事物予以分類也可能會招致批評。