一、正電子的發(fā)現(xiàn)
1928年英國(guó)物理學(xué)家狄拉克（Paul Adrien Maurice Dirac）提出了一個(gè)電子運(yùn)動(dòng)的相對(duì)論性量子力學(xué)方程，計(jì)算所得結(jié)果都有4個(gè)解；2個(gè)正能解，2個(gè)負(fù)能解。愛(ài)因斯坦也曾建立過(guò)一個(gè)物質(zhì)總能公式，根據(jù)這個(gè)公式，質(zhì)量與能量是一回事，物質(zhì)的總能量有正負(fù)兩個(gè)值，這個(gè)結(jié)論與狄拉克所得結(jié)論是一致的。正能解能與實(shí)驗(yàn)觀察很好的符合，于是，狄拉克獨(dú)創(chuàng)性地指出，負(fù)能態(tài)是存在的，真空就是一個(gè)充滿負(fù)能態(tài)的電子海洋，負(fù)能態(tài)完全被電子占據(jù)。但我們不能觀察到電荷為負(fù)質(zhì)量為負(fù)的粒子，我們卻能觀察得到一個(gè)與其運(yùn)動(dòng)方向相反的電荷為正質(zhì)量為正的空穴的運(yùn)動(dòng)，就象一個(gè)電荷質(zhì)量都為正的粒子的運(yùn)動(dòng)，這就是電子的反物質(zhì)－－正電子。1932年美國(guó)物理學(xué)家安德森（Carl David Anderson）在宇宙線實(shí)驗(yàn)中觀察到高能光子穿過(guò)重原子核附近時(shí)，可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)量與電子相同但帶有的是單位正電荷的粒子，從而發(fā)現(xiàn)了正電子。
根據(jù)量子場(chǎng)論，粒子被看作是場(chǎng)的激發(fā)態(tài)，而反粒子就是這種激發(fā)態(tài)對(duì)應(yīng)的復(fù)共軛激發(fā)態(tài)。當(dāng)光子的能量大于某種粒子靜能的兩倍，在一定的條件下就可以產(chǎn)生正反粒子對(duì)；反之，正反粒子相遇可湮沒(méi)并產(chǎn)生兩個(gè)光子或3個(gè)光子，遵從質(zhì)量-能量守恒和動(dòng)量守恒。
二、反物質(zhì)
在原子核以下層次的物質(zhì)的單獨(dú)形態(tài)以及輕子和光子，統(tǒng)稱粒子；在歷史上，有些粒子曾被稱為基本粒子。所有的粒子，都有與其質(zhì)量、壽命、自旋、同位旋相同，但電荷、重子數(shù)、輕子數(shù)、奇異數(shù)等量子數(shù)異號(hào)的粒子存在，稱為該種粒子的反粒子。除了某些中性玻色子外，粒子與反粒子是兩種不同的粒子。一切粒子均有其相應(yīng)的反粒子，如電子e-的反粒子是正電子e+，質(zhì)子p的反粒子是反質(zhì)子，中子n的反粒子是反中子。有些粒子的反粒子就是它自己，這種粒子稱為純中性粒子。光子就是一種純中性粒子，光子的反粒子就是光子自己。
迄今，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾乎所有相對(duì)于強(qiáng)作用來(lái)說(shuō)是比較穩(wěn)定的粒子的反粒子。如果反粒子按照通常粒子那樣結(jié)合起來(lái)就形成了反原子。由反原子構(gòu)成的物質(zhì)就是反物質(zhì)。1997年，科學(xué)家宣布在銀河系中心發(fā)現(xiàn)了反物質(zhì)。由此我們推測(cè)，甚至可能存在反地球，反宇宙。反物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)能為宇宙的起源提供突破性的線索，從某程度上說(shuō)，宇宙、真空和反物質(zhì)是有其統(tǒng)一的一面。
三、引力與斥力
一個(gè)正能量的粒子，它在運(yùn)動(dòng)時(shí)不斷地與其他粒子碰撞，速度會(huì)降下來(lái)，但一個(gè)負(fù)能量的粒子卻恰恰相反，它的速度會(huì)越來(lái)越快，會(huì)“超過(guò)”光速。但是，我們觀察負(fù)質(zhì)量物質(zhì)，是通過(guò)與負(fù)能量粒子反向的空穴的運(yùn)動(dòng)－－即能量為正的反物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)來(lái)觀察的，它的速度不會(huì)大于光速。負(fù)質(zhì)量物質(zhì)，是以反物質(zhì)的形式表現(xiàn)出來(lái)的。反物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方向與負(fù)質(zhì)量物質(zhì)相反；也就是說(shuō)，反物質(zhì)是負(fù)質(zhì)量物質(zhì)時(shí)間反演的表現(xiàn)。時(shí)間是一維的，時(shí)間反演了，時(shí)間的方向就相反了，負(fù)質(zhì)量的就變成正質(zhì)量。
我們知道，兩個(gè)正質(zhì)量的粒子存在萬(wàn)有引力，那么，我們有理由相信，一個(gè)正質(zhì)量一個(gè)負(fù)質(zhì)量之間就應(yīng)該存在斥力。 在我們所在的宇宙區(qū)域里，正質(zhì)量物質(zhì)之間產(chǎn)生引力，引力使物質(zhì)收縮，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而負(fù)質(zhì)量物質(zhì)與正質(zhì)量物質(zhì)間產(chǎn)生斥力，斥力引發(fā)膨脹。我們現(xiàn)在所處的宇宙區(qū)域正在膨脹，也就說(shuō)我們所在的宇宙區(qū)域的負(fù)質(zhì)量物質(zhì)比正質(zhì)量物質(zhì)多。
雖然，我們觀察時(shí)，看的是負(fù)質(zhì)量物質(zhì)的反演物—反物質(zhì)。我們看不到“斥力”，但我們看到了宇宙的膨脹，因?yàn)橄喑獾牧?shí)實(shí)在在地存在。
