在量子力學和廣義相對論成功後，物理學上空的烏雲不僅沒有消散，甚至是越來越多。在1900年的世界物理學大會，大部分與會科學家甚至認為物理學的大廈已經建造完畢，其餘該做的是縫縫補補的裝修工作。然而光速和黑體輻射問題徹底將經典物理學的大廈搗毀了。隨後相對論和量子力學分別解決了光速問題和黑體輻射問題。

可這就完了嗎？

遠遠沒有，現在物理學的烏雲甚至比一百多年還多。比如宇宙中的正反物質不對稱，廣義相對論與量子力學不兼容，星系的旋轉和宇宙加速膨脹問題等。其中星系旋轉引申出來暗物質，宇宙加速膨脹引申出了暗能量！

在上個世紀後半葉，我們有了更先進的天文望遠鏡觀測星系的運動，觀測的精細化讓我們可以量化星系的物理量。然而棘手的問題來了，用可觀測到的物質解釋星系的旋轉會出現一個矛盾。這個矛盾就是：按照牛頓力學，我們觀測到的星系旋轉反推出的星系總質量要遠小於星系的真實質量。

這個道理就相當，利用萬有引力公式，可以從兩個天體的距離和質量推算出引力大小。但反向推理時，從引力數值和天體之間的距離卻不能自洽地推算出星體的質量。即便用上更精確地的引力理論—廣義相對論也不行。星系的旋轉和質量的推算依舊不能在廣義相對論中自洽。

那問題出現在哪呢？

現在就有兩種解決方式，一種就是直接修改引力理論。把不能自洽的項通過修改參數使其融合。不過這種方式飽受東拼西湊的詬病。引力理論在對其他宇宙現象的預言很精確，比如引力波，時空彎曲等。修改參數只是單純的為了解決某一問題而敷衍了事的做法。如果一昧修改引力理論，而不去思考更本質的東西，那這樣做只會與背後隱藏著更深的自然現象失之交臂。

於是科學家採用第二種方式解決這一問題，那就是暗物質。首先這玩意肯定不會參加電磁輻射，要不然我們就能觀測到它了。如今已經有更多的證據指向暗物質理論的正確性，比如子彈星系團的引力透鏡現象。不過單純的引進暗物質並不能解決宇宙中的另一個問題——加速膨脹

宇宙正在擴張，這種擴張並且是加速。可是按照引力理論，這種加速在大爆炸之後的極短時間內就應該被引力拉回。但事實卻大相徑庭，為了解釋這種加速擴張，科學家不得不訴諸一種更神祕的物質：暗能量。和暗物質一樣，它依舊沒有任何方式被觀察到，我們更不知道它是什麼，但科學共同體一般認為暗物質和暗能量是存在的。

事實上，我們只是可以肯定暗物質和暗能量一定參與引力作用，除此之外，我們對它們的本質一無所知。

其實科學界除了認可用暗物質和暗能量解決星系旋轉和宇宙加速膨脹的問題外，還有其他理論闡述這些問題。這些理論之間沒有誰對誰錯之分，只有誰的理論把持更多有力的證據被佐證而已。

事實上，有一部分科學家對暗物質理論失去了耐心，因為即便付出再多的努力和實驗，也並不能揭開暗物質的本質，宇宙貌似永遠只留著引力這一個窗口來窺探“暗物質”。按照主流說法，宇宙被72％的暗能量，23％的暗物質和只有5％的普通物質佔有。前兩者數量之大，且十分神祕。這也導致很多研究人員並不想訴諸於暗物質和暗能量，而另闢蹊徑地解釋我們的宇宙！

與大眾科學家不同的典型就是牛津天體物理學家傑米▪法恩斯（Jamie Farnes ）。

Jamie Farnes

他曾經在“ 天文學和天體物理學 ”雜誌上發表了一篇學術論文。並論述了自己的觀點。他認為可以拿神祕莫測的暗物質和暗能量，取而代之的是負質量的暗流體。這種暗流體也可以解釋構成我們宇宙的原因。法恩斯認為存在一種“創造張量”，它可以不斷產生負質量。當越來越多的負質量不斷爆發時，這種負質量流體並不會在擴張過程中被稀釋。事實上，這種負質量引起的暗流體的作用就可以等效於我們現在認為的暗能量。

並且他用自己的理論給出了一個預測：星系旋轉得如此之快而不被撕裂開來，這表明暗物質的存在看不見的“環”將它們合攏在一起。而負質量的計算機模擬結果預測了這種“環”的形成。並且這種結果得到了天文望遠鏡的證實！

法恩斯認為，負質量暗流體依舊可以解決星系旋轉和膨脹的問題。而好處就是負質量起碼有更多的手段可以觀察的到。負質量可以引申出負物質，於此同時負質量包含的能量是負能量。而負能量已經被卡西米爾效應證實了。

其實負能量這個物理名稱聽起來很高大上，也很科幻。其實製備負能量的原理極其簡單，你在家都可以動手製作！

當兩塊金屬片距離遙遠時，能量值的極限值為零。而當它們彼此靠近，我們能從中吸取能量，這時候的金屬板的能量即為負值，也就是負能量。而且負能量也是開啟蟲洞大門必不可少的“鑰匙”。所以科學家可以從負能量存在的事實，反向證明負質量的存在。不過負質量並沒有直接有力的證據予以支持。

法恩斯的新理論是另一種替代引力理論。他修改了最廣泛接受的引力場方程式。法恩斯的論文提出了許多假設。例如：在不同方向上具有不同擴張率的宇宙，負質量的存在。

當然，法恩斯的觀點也遭受了一些物理學家的批。但依舊有物理學家表示支持：科學界對新理論應該保持開放的態度。

參考文獻：暗能量和暗物質的統一理論：在改進的LambdaCDM框架內的負質量和物質創造，天文學和天體物理學（2018）DOI：10.1051 / 0004-6361 / 201832898