一、正電子的發現
1928年英國物理學家狄拉克（Paul Adrien Maurice Dirac）提出了一個電子運動的相對論性量子力學方程，計算所得結果都有4個解；2個正能解，2個負能解。愛因斯坦也曾建立過一個物質總能公式，根據這個公式，質量與能量是一回事，物質的總能量有正負兩個值，這個結論與狄拉克所得結論是一致的。正能解能與實驗觀察很好的符合，於是，狄拉克獨創性地指出，負能態是存在的，真空就是一個充滿負能態的電子海洋，負能態完全被電子佔據。但我們不能觀察到電荷為負質量為負的粒子，我們卻能觀察得到一個與其運動方向相反的電荷為正質量為正的空穴的運動，就象一個電荷質量都為正的粒子的運動，這就是電子的反物質－－正電子。1932年美國物理學家安德森（Carl David Anderson）在宇宙線實驗中觀察到高能光子穿過重原子核附近時，可以轉化為一個電子和一個質量與電子相同但帶有的是單位正電荷的粒子，從而發現了正電子。
根據量子場論，粒子被看作是場的激發態，而反粒子就是這種激發態對應的複共軛激發態。當光子的能量大於某種粒子靜能的兩倍，在一定的條件下就可以產生正反粒子對；反之，正反粒子相遇可湮沒併產生兩個光子或3個光子，遵從質量-能量守恆和動量守恆。
二、反物質
在原子核以下層次的物質的單獨形態以及輕子和光子，統稱粒子；在歷史上，有些粒子曾被稱為基本粒子。所有的粒子，都有與其質量、壽命、自旋、同位旋相同，但電荷、重子數、輕子數、奇異數等量子數異號的粒子存在，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的反粒子，如電子e-的反粒子是正電子e+，質子p的反粒子是反質子，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，已經發現了幾乎所有相對於強作用來說是比較穩定的粒子的反粒子。如果反粒子按照通常粒子那樣結合起來就形成了反原子。由反原子構成的物質就是反物質。1997年，科學家宣佈在銀河系中心發現了反物質。由此我們推測，甚至可能存在反地球，反宇宙。反物質的發現能為宇宙的起源提供突破性的線索，從某程度上說，宇宙、真空和反物質是有其統一的一面。
三、引力與斥力
一個正能量的粒子，它在運動時不斷地與其他粒子碰撞，速度會降下來，但一個負能量的粒子卻恰恰相反，它的速度會越來越快，會“超過”光速。但是，我們觀察負質量物質，是通過與負能量粒子反向的空穴的運動－－即能量為正的反物質的運動來觀察的，它的速度不會大於光速。負質量物質，是以反物質的形式表現出來的。反物質的運動方向與負質量物質相反；也就是說，反物質是負質量物質時間反演的表現。時間是一維的，時間反演了，時間的方向就相反了，負質量的就變成正質量。
我們知道，兩個正質量的粒子存在萬有引力，那麼，我們有理由相信，一個正質量一個負質量之間就應該存在斥力。 在我們所在的宇宙區域裡，正質量物質之間產生引力，引力使物質收縮，結構複雜。而負質量物質與正質量物質間產生斥力，斥力引發膨脹。我們現在所處的宇宙區域正在膨脹，也就說我們所在的宇宙區域的負質量物質比正質量物質多。
雖然，我們觀察時，看的是負質量物質的反演物—反物質。我們看不到“斥力”，但我們看到了宇宙的膨脹，因為相斥的力實實在在地存在。