牛頓的萬有引力定律說，兩個質(zhì)量之間的引力是質(zhì)量的乘積，除以它們之間距離的平方，之后還要乘上一個引力常數(shù)。對于兩個電荷之間的靜電力，我們有庫侖定律：它是電荷之間的成績除以距離的平方，然后還要乘上一個庫侖常數(shù)。這兩個定律看起來幾乎相同，但是靜電力既可以吸引也可以排斥，這取決于它們是異性電荷還是同性電荷。然而，引力總是只有吸引，因為我們沒有見過負(fù)質(zhì)量。

如果有任何反引力物質(zhì)，它就會立刻被我們星球排斥，所以也許在我們這里看不到任何反引力物質(zhì)并不奇怪。但它可能出現(xiàn)在宇宙的某個地方，為什么物理學(xué)家不尋找它呢？你可能聽過物理學(xué)家提出過一個論點：負(fù)質(zhì)量是不可能存在的，因為這會使真空衰變。如果存在負(fù)質(zhì)量，那么負(fù)能量也會存在。如果我們有負(fù)能量，那么就可以從虛無中創(chuàng)造出具有負(fù)能量和正能量的粒子對，粒子對會自發(fā)地出現(xiàn)在我們周圍。這與我們對宇宙的觀測證據(jù)相沖突，因此具有負(fù)質(zhì)量的理論會預(yù)測宇宙不存在。

不幸的是，這個論點不起作用，因為它混淆了不同類型的質(zhì)量。愛因斯坦的廣義相對論是基于等效原理，即引力質(zhì)量等于慣性質(zhì)量。引力質(zhì)量是出現(xiàn)在萬有引力當(dāng)中的質(zhì)量，而慣性質(zhì)量是抵抗加速度的質(zhì)量。如果我們有反引力物質(zhì)，可能只有它的引力質(zhì)量是負(fù)的，它的慣性質(zhì)量始終是正的。而且，由于慣性質(zhì)量的能量當(dāng)量通常是守恒的，所以不能憑空制造引力和反引力的粒子。

一些物理學(xué)家可能會爭辯說，不能使反引力與廣義相對論兼容，因為愛因斯坦理論中的粒子將始終遵循等效原理。當(dāng)然，我們不能照原樣在廣義相對論中做到這一點。但有物理學(xué)家寫了一篇論文，將廣義相對論擴(kuò)展到反引力物質(zhì)，給等價原理的引力質(zhì)量多加了一個絕對值。所以，這在理論上是可能的，真正的問題是，我們看不到任何反引力物質(zhì)。反物質(zhì)＝反引力物質(zhì)？

許多人想知道，反物質(zhì)是不是反引力物質(zhì)？反物質(zhì)是由反粒子構(gòu)成的，反粒子是具有與正常物質(zhì)慣性質(zhì)量相同但電荷相反的粒子。例如，電子的反粒子是正電子。一般情況下，我們是看不到反粒子的，因為當(dāng)它們與正常物質(zhì)接觸時會湮滅。而且，在由正常物質(zhì)構(gòu)成的世界中，反物質(zhì)很難避免與正常物質(zhì)接觸?？茖W(xué)家只是在宇宙射線或粒子對撞機(jī)中才能觀察到反物質(zhì)粒子的短暫存在。

我們周圍的反物質(zhì)如此之少，而且它存在的時間這么短，我們怎么知道它不是反引力物質(zhì)呢？中子和質(zhì)子是由三個夸克所組成，其中還有一種粒子湯將夸克結(jié)合在一起。湯中的一些粒子是反粒子，它們無時無刻都在被創(chuàng)造和湮滅。因此，我們稱它們?yōu)樘摂M粒子，但它們?nèi)匀粚χ凶雍唾|(zhì)子的引力質(zhì)量做出了巨大貢獻(xiàn)。這意味著，反物質(zhì)的引力質(zhì)量不能為負(fù)。

歐洲核子研究中心的三個實驗正在測量反物質(zhì)的引力行為。目前，ALPHA實驗已經(jīng)排除了反粒子具有負(fù)引力質(zhì)量，但前提是質(zhì)量的絕對值遠(yuǎn)大于相應(yīng)的正常粒子的質(zhì)量。我不認(rèn)為這個實驗?zāi)芙o我們帶來意料之外的驚喜，因為反物質(zhì)不能反引力的理論論據(jù)是可靠的。

暗物質(zhì)=反引力物質(zhì)？

有些人認(rèn)為，反引力物質(zhì)與目前尚未清楚的暗物質(zhì)、暗能量有些相似。反引力物質(zhì)可以圍繞正常星系運(yùn)轉(zhuǎn)并產(chǎn)生斥力擠壓它們，這會產(chǎn)生一種看起來很像暗物質(zhì)的額外力。通常，我們觀察到的這些額外力被認(rèn)為是由星系內(nèi)部和周圍更多的正質(zhì)量引起的。內(nèi)部更多正質(zhì)量的吸引，還是外部負(fù)質(zhì)量的推入，都可以產(chǎn)生相同的暗物質(zhì)效果。

但是，這種想法是行不通的。星系并不會被反引力物質(zhì)所包圍，因為這樣的星系是不穩(wěn)定的。請記住，反引力物質(zhì)會像正常物質(zhì)一樣聚集在一起，它們不會包圍正常物質(zhì)的星系，相反它們會形成自己的星系。因此，對于星系來說，用反引力來解釋暗物質(zhì)也行不通。

還有暗能量呢？暗能量是使宇宙加速膨脹的原因，許多人認(rèn)為這與反引力有關(guān)。關(guān)鍵的是，反引力物質(zhì)仍然是物質(zhì)并且表現(xiàn)得像物質(zhì)，可是暗能量的行為并不像物質(zhì)。