物理学では、質量には2つの顔があります。「慣性質量」と「重力質量」です。慣性質量 ($m_i$) は物体の動かしにくさ（慣性）を、重力質量 ($m_g$) は物体がどれだけ重力を受け、また作り出すかを示します。アインシュタインの等価原理によれば、通常の物質ではこの2つの質量は区別できず、常に等しいとされます ($m_i = m_g$)。

では、もし質量が負の値をとったらどうなるでしょうか？この奇妙な概念を探るため、慣性質量と重力質量の両方が負であると仮定してみましょう ($m_i < 0$, $m_g < 0$)。ニュートンの運動方程式 ($F=m_ia$) と万有引力の法則 (F = -G rac{M_g m_g}{r^2}) にこれを当てはめてみます。

逆に、負の質量mの重力場に正の質量Mを置いた場合を考えます。このときも力は斥力ですが、正の質量は力を受けた方向に素直に加速するため、負の質量から遠ざかるように動きます。この非対称な相互作用が、非常に奇妙な現象を引き起こすのです。

もし、正の質量の物体と負の質量の物体が宇宙空間に隣り合って存在したら、何が起こるでしょうか？

1. 負の質量は、正の質量から斥力を受けますが、慣性質量が負であるため、正の質量に向かって加速します。
2. 正の質量は、負の質量から同じ大きさの斥力を受け、こちらは素直に負の質量から離れる方向へ加速します。

結果として、負の質量が正の質量を追いかけ、両方の物体が同じ方向に並んで無限に加速し続けるという、信じがたい現象が起こります。これは「暴走運動（Runaway motion）」として知られています。

この暴走運動は、無からエネルギーを生み出しているように見え、エネルギー保存則を根本から覆すように思えます。しかし、ここにも巧妙な理論的解決策が存在します。

暴走運動では、正の質量の運動エネルギー ($KE = \frac{1}{2}Mv^2$) は速度の増加と共に増大します。一方で、負の質量の運動エネルギー ($KE = \frac{1}{2}mv^2$) は、質量mが負であるため、速度が増すほど「負の方向」に大きくなります。

驚くべきことに、ある条件下では、正の質量の運動エネルギーの増加分と、負の質量の運動エネルギーの減少分が完全に相殺しあうのです。つまり、系全体の合計エネルギーはゼロのまま保たれます。エネルギー保存則は破られていなかったのです。

しかし、負のエネルギー密度を持つ物質の存在は、一般相対性理論における「エネルギー条件」を破ります。これは、ワームホールやワープドライブといった、時空を歪めるSFのような技術の理論的基礎にも関連する、非常に重要な概念です。エネルギー条件は、時空が「常識的な」振る舞いをすることを保証するための制約であり、これを破る物質は、重力が斥力として働くなど、極めて異常な性質を持つことになります。

現在のところ、負の質量を持つ物質は発見されておらず、あくまで理論上の存在です。しかし、その奇妙な振る舞いを考察することは、重力や時空の本質をより深く理解するための重要な思考実験となっています。