Кто-то смотрел в другую сторону?

Я спрашиваю себя: не могут ли быть «отрицательные» сгустки массы как раз наоборот, которые отталкивают материю, а не невидимая темная материя, которая ее притягивает?

Кривая вращения галактики указывает на распределение темной материи (с положительной массой), близкое к сферически-симметричному; ср. гало темной материи . Я так понимаю, вы спрашиваете, можем ли мы моделировать это не как распределение положительной массы вокруг галактики, а как распределение отрицательной массы вокруг галактики, толкающей звезды внутрь.

Нет, это невозможно. Поскольку эффект сферически-симметричен, гипотетическое распределение отрицательной массы также должно быть сферически-симметричным. Однако оболочечная теорема Ньютона гарантирует, что везде внутри пустоты, окруженной таким распределением с этой симметрией, независимо от знака массы, гравитационная сила исчезает. Таким образом, распределение темной материи с отрицательной массой за пределами галактики вообще ничего не даст.

В общей теории относительности аналогичное утверждение гарантируется теоремой Биркгофа, и хотя ОТО нелинейна (и на пути есть звезды), в нашей галактике гравитация достаточно слаба, чтобы с ней можно было справиться в рамках линеаризованной теории.

Что является доказательством того факта, что «Гравитация всегда притягивает», помимо того факта, что это кажется таковым?

В общей теории относительности гравитация не обязательно должна быть притягательной. Например, внутри идеальной жидкости с энергией плотности$\rho$и давление$p$,$\rho+3p<0$подразумевал бы, что гравитация является локально отталкивающей в том смысле, что шар пробных частиц, первоначально находящийся в состоянии покоя, расширяется, а не сжимается при гравитационном свободном падении. В более общем смысле сильное энергетическое условие характеризует, является ли гравитация привлекательной в этом смысле.

Однако не существует известного материала, нарушающего условие сильной энергии, за исключением, возможно, темной энергии, которая, как говорит Джеральд, является космологической постоянной в стандартной модели ΛCDM.

Кто-то пытался найти что-то подобное?

Существует множество исследований и моделей, рассматривающих темную материю с ненулевым компонентом давления, иногда даже с анизотропными компонентами давления. Например, «горячая» темная материя имела бы$p\sim\rho/3$, в то время как "холодная" темная материя имела бы$p\sim 0$, "теплая" темная материя где-то посередине. CDM в модели ΛCDM, естественно, означает «холодная темная материя».

Есть более экзотические возможности с анизотропными составляющими давления и т. д. Но я не знаю ни одной статьи, в которой специально искали бы$\rho<0$темная материя, и по вышеуказанным причинам я был бы удивлен, если бы она существовала.

Отрицательная энергия должна быть гравитационно отталкивающей. Но естественная отрицательная энергия слишком слаба, чтобы быть заметной в больших масштабах. Макроскопически известен эффект Казимира .

Из химии вы наверняка знаете силы Ван-дер-Ваальса . Существует несколько видов сил Ван-дер-Ваальса. Одним из них являются силы Лондона-Ван-дер-Ваальса, которые, как считается, связаны с эффектом Казимира.

Но в этих случаях электромагнетизм слишком силен по сравнению с гравитацией, чтобы разумные эксперименты могли показать гравитационное отталкивание.

Темную энергию можно интерпретировать как «гравитационное отталкивание»; но это не будет эффективно для гравитационной силы между двумя объектами, если она распределена поровну, как предполагают современные модели .

Вот статья о паре попыток получения отрицательной энергии в лаборатории.