宇宙中最令人崩溃的谜团不外乎暗物质与暗能量，明明占据宇宙总质量 95%，却行踪成谜，摸不清本质。不过现在，牛津大学天体物理学家 Jamie Farnes 提出暗物质与暗能量其实是种随时间不断生成的“负质量”暗流体理论，竟轻松解释了所有疑点。重要的是，这套理论与广义相对论相容，无需颠覆爱因斯坦。
负质量（negative mass）是理论物理学中一种假设的物质形式，其质量正负值与正常物质相反。这里务必要注意的是，“负物质”与“反物质”（antimatter）是完全不同的概念，负物质拥有负质量 / 负能量，但反物质拥有正质量 / 正能量，且反物质与普通物质一样受重力场吸引，但负物质不受重力场吸引，反而受其排斥；也可以说，如果你推动一个负质量物质，它不会顺着你的力量远离，反而会靠近你。
过去已经有科学家提出负物质概念，但过去认为负质量粒子会随着宇宙膨胀而变得稀薄、分散，排斥力也随时间推移变弱，与实际观察到的宇宙正加速膨胀且充满暗物质、暗能量结果矛盾，科学家只好将理论丢到一旁。
现在 Jamie Farnes 稍加修改爱因斯坦的广义相对论，提出新的负物质其实一直随着宇宙膨胀不断生成。此前，稳态理论（Steady State Theory）也假设过新的（正）物质会随着宇宙扩张不断产生，使宇宙符合完美宇宙学原理（Perfect Cosmological Principle），但观察表明该理论不正确；而 Jamie Farnes 修正后指出，稳态理论的假设并不包括负物质在内。
认定暗物质与暗能量都是一种负质量流体后，Jamie Farnes 以此开发一套 3D 电脑模型，看看是否能解释星系的暗物质晕（注）构造。正常来说，星系的旋转速率应该随着与核心距离增加而减少，但实际观测发现，星系外侧旋转速度并未如预期减少，而是与内侧持平，因此科学家提出外侧有暗物质晕填充，方能解释星系外围不至于因过大离心力而脱离。
▲ 典型的螺旋星系自转曲线，预测曲线（A）与观测曲线（B）矛盾。（Source：PhilHibbs [GFDL, CC-BY-SA-3.0 or CC BY-SA 2.0 uk], from Wikimedia Commons）
而 Jamie Farnes 的模拟结果证实，带有正质量物质的星系会从各方向吸引负质量物质（暗物质与暗能量），负物质又对星系施加排斥力，能使星系以更高的速度旋转、不至于撕裂自己。
看起来，这套新理论不需要颠覆爱因斯坦，不需要万有理论或修正牛顿理论（MOND），就可以解释宇宙那些神秘的缺失质量了。
Jamie Farnes 希望可以使用下一代巨型无线电望远镜“平方公里阵列（Square Kilometre Array，SKA）”来证实负物质说法，该望远镜阵列正在建造中。如果 Jamie Farnes 的理论正确，我们将能修正目前天文学家广泛认同的宇宙 ΛCDM 模型（LambdaCDM Model），认清暗物质与暗能量的本质：也许我们只是忘记在物质前面加上一个简单的减号。
新论文发表在《天文学和天体物理学》期刊。
注：暗物质晕是环绕在星系外围的暗物质。
- Bizarre ‘dark fluid’ with negative mass could dominate the universe – what my research suggests
- Bringing balance to the universe: New theory could explain missing 95 percent of the cosmos
- MOST OF THE UNIVERSE IS MISSING—A ‘DARK FLUID’ WITH NEGATIVE MASS COULD EXPLAIN WHY
（首图来源：pixabay）
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