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暗物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)：
1933年，加州理工大學(xué)的瑞士天文學(xué)家茨威基在研究星系團(tuán)時(shí)發(fā)現(xiàn)了奇怪的現(xiàn)象：星系相對于星系團(tuán)中心的運(yùn)動速度似乎太快了。星系團(tuán)是星系的集合體，可以包含數(shù)百個(gè)明亮的星系，這些星系由共同的引力場束縛。茨威基的同事史密斯用當(dāng)時(shí)世界上最好的望遠(yuǎn)鏡收集了星系團(tuán)中成員星系的速度。利用引力理論，天文學(xué)家可以通過星系的運(yùn)動速度推斷星系團(tuán)的總質(zhì)量，星系的運(yùn)動速度越快，說明束縛它們的引力場越強(qiáng)大，也就意味著星系團(tuán)的總質(zhì)量越大。周所周知，物體做圓周運(yùn)動需要圓心提供向心力，天體圍繞另外一個(gè)天體運(yùn)動，是由萬有引力提供的向心力。引力越大，轉(zhuǎn)速就越大。根據(jù)萬有引力公式不難看出，星系團(tuán)中，距離中心的星系所受引力越大，應(yīng)該轉(zhuǎn)速速度更快，才不致于被黑洞吞噬。而遠(yuǎn)離星系團(tuán)中心的星系所受引力小，轉(zhuǎn)速就該更慢。
如像太陽系，水星公轉(zhuǎn)周期為88天，金星為224天，地球?yàn)?65天，依次到木星4332天等等。公轉(zhuǎn)周期越短，不考慮轉(zhuǎn)動半徑以及引力大小，說明太陽系轉(zhuǎn)動符合萬有引力規(guī)律。而茨威基通過星系速度推斷出星系團(tuán)質(zhì)量顯得太大了些，要比星系的質(zhì)量多出幾百倍。茨威基很快將星系團(tuán)中隱藏的質(zhì)量命名為“暗物質(zhì)”。由以上觀測，必須補(bǔ)充暗物質(zhì)這樣的概念，才能很好解釋觀測現(xiàn)象。
暗能量的發(fā)現(xiàn)：
由哈勃發(fā)現(xiàn)了星系團(tuán)紅移，是由光的多普勒效應(yīng)和時(shí)空膨脹效應(yīng)一起產(chǎn)生的。遠(yuǎn)離我們的恒星發(fā)出的光的光譜會向紅色的一端移動，這個(gè)現(xiàn)象是由哈勃證實(shí)的。1929年，E.P.哈勃發(fā)現(xiàn)河外星系視向退行速度v與距離d成正比，即v=Hd。換言之，就是星系團(tuán)在加速遠(yuǎn)離我們?？茖W(xué)家把這一現(xiàn)象補(bǔ)充為暗能量。
總結(jié)：星系團(tuán)內(nèi)支撐星系運(yùn)動是引力和暗物質(zhì)；更大尺度的星系團(tuán)之間支撐的運(yùn)動是暗能量。
暗物質(zhì)不與物質(zhì)發(fā)生任何碰撞和反應(yīng)，基本是穿越而過，所有目前還沒有被發(fā)現(xiàn)。只是為了滿足上述兩個(gè)觀察到的天體物理現(xiàn)象的補(bǔ)充。根據(jù)計(jì)算，暗物質(zhì)是宇宙物質(zhì)的5～6倍，如此一算，每升空間應(yīng)該有5×10的22次方克。
暗物質(zhì)行為非常像幽靈般的中微子，粒子間的各種弱相互作用都會產(chǎn)生中微子，如核反應(yīng)堆發(fā)電(核裂變)、太陽發(fā)光(核聚變)、天然放射性(β衰變)、超新星爆發(fā)、宇宙射線等等。所以宇宙中充斥著大量的中微子，大部分為宇宙大爆炸的殘留。通過中微子振蕩現(xiàn)象間接證實(shí)了中微子是有質(zhì)量的。宇宙中物質(zhì)與暗物質(zhì)的不對稱很有可能是由中微子造成。