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暗物质的发现：
1933年，加州理工大学的瑞士天文学家茨威基在研究星系团时发现了奇怪的现象：星系相对于星系团中心的运动速度似乎太快了。星系团是星系的集合体，可以包含数百个明亮的星系，这些星系由共同的引力场束缚。茨威基的同事史密斯用当时世界上最好的望远镜收集了星系团中成员星系的速度。利用引力理论，天文学家可以通过星系的运动速度推断星系团的总质量，星系的运动速度越快，说明束缚它们的引力场越强大，也就意味着星系团的总质量越大。周所周知，物体做圆周运动需要圆心提供向心力，天体围绕另外一个天体运动，是由万有引力提供的向心力。引力越大，转速就越大。根据万有引力公式不难看出，星系团中，距离中心的星系所受引力越大，应该转速速度更快，才不致于被黑洞吞噬。而远离星系团中心的星系所受引力小，转速就该更慢。
如像太阳系，水星公转周期为88天，金星为224天，地球为365天，依次到木星4332天等等。公转周期越短，不考虑转动半径以及引力大小，说明太阳系转动符合万有引力规律。而茨威基通过星系速度推断出星系团质量显得太大了些，要比星系的质量多出几百倍。茨威基很快将星系团中隐藏的质量命名为“暗物质”。由以上观测，必须补充暗物质这样的概念，才能很好解释观测现象。
暗能量的发现：
由哈勃发现了星系团红移，是由光的多普勒效应和时空膨胀效应一起产生的。远离我们的恒星发出的光的光谱会向红色的一端移动，这个现象是由哈勃证实的。1929年，E.P.哈勃发现河外星系视向退行速度v与距离d成正比，即v=Hd。换言之，就是星系团在加速远离我们。科学家把这一现象补充为暗能量。
总结：星系团内支撑星系运动是引力和暗物质；更大尺度的星系团之间支撑的运动是暗能量。
暗物质不与物质发生任何碰撞和反应，基本是穿越而过，所有目前还没有被发现。只是为了满足上述两个观察到的天体物理现象的补充。根据计算，暗物质是宇宙物质的5～6倍，如此一算，每升空间应该有5×10的22次方克。
暗物质行为非常像幽灵般的中微子，粒子间的各种弱相互作用都会产生中微子，如核反应堆发电(核裂变)、太阳发光(核聚变)、天然放射性(β衰变)、超新星爆发、宇宙射线等等。所以宇宙中充斥着大量的中微子，大部分为宇宙大爆炸的残留。通过中微子振荡现象间接证实了中微子是有质量的。宇宙中物质与暗物质的不对称很有可能是由中微子造成。