在1928年，英国物理学家狄拉克建立了相对论波动方程，即著名的狄拉克方程。这个方程的能态解正是式（2）表示的结果。狄拉克提出一种新理论，认为负能态是存在的，并且已经充满了电子。根据泡利不相容原理，正能态的电子不会落到负能态去；而负能态的电子海是不能被观察到的。相反如果在负能态的电子海中出现一个能量为-E，动量为+p，螺旋度为+态的空缺，则能观察到一个能量为+E，动量为-p，而螺旋度仍为+的带正电荷的电子。这一理论称为空穴理论。这一理论从理论上预言了电子的反粒子——正电子的存在，从而开启了人类探索反物质的步伐。

1932年，美国物理学家安德森在宇宙射线里发现了正电子。正电子是反物质存在的第一个证据。1954年，美国物理学家张伯伦和塞格雷用加速器产生了反质子；1956年反中子被发现；1998年，欧洲核子研究中心成功合成反氢原子。反物质的存在已成为一个不争的事实。为了探测宇宙中可能存在的反物质，由丁肇中领导的国际科研小组于1998年将“阿尔法磁谱仪”送入太空。

反物质存在于另一个宇宙中，理论上讲，世界上的一切都是相对称的。据对称性原理，有组成世界的物质，就应有与之相对的反物质存在，物质和反物质应是等量的。但今天反物质只能在宇宙射线和高能加速器中找到了。为什么反物质这么少？科学家们试图给予解释，例如：宇宙开始之初，物质和反物质是成对产生的，但反物质比物质衰减更快。在宇宙大爆炸中，反物质急剧减少，最终形成了今天的状况。但反物质如何凭空消失？研究已经得出，反物质和物质发生碰撞而彼此“湮灭”，这样物质和反物质会同时减少，这种解释极不严密。而当代最著名的理论物理学家霍金给予的解释是：早期宇宙不服从T（时间）对称。由于存在不服从T对称的力，当宇宙膨胀时，相对于把电子变成反夸克，这种力更容易把反电子变成夸克。当宇宙冷却下来，反夸克和夸克彼此湮灭，而少量过剩的夸克就留得留下来，构成了我们的物质世界（反夸克和夸克是相对而言的，如果反夸克剩余构成我们的世界，则我们会称反夸克为夸克，而将现在意义上的夸克称为反夸克）。但霍金也承认“此预言的不确定性”。

我们把大于宏观的、超出一个宇宙范围的世界称为“宇观世界”。我认为反物质和物质的量保持“宇观”的对称，即反物质大量存在于“双宇宙系”中于我们的宇宙相对的“宇宙”里。把这个反物质组成的宇宙命名为“反宇宙”。"双宇宙系”的形成和发展可模拟的过程：“双宇宙系”形成和发展过程模拟。

根据广义相对论的预言，时空在大爆炸奇点处开始。宇宙生成之初，是一个真空的宇宙元（奇点）（图1.a）。在最初的大爆炸中，巨大的能量使物质和反物质从“真空”中同时诞生，宇宙也分裂成两个宇宙元，一个包含着高密度的物质，另一个包含着等量的高密度的反物质，“双宇宙系”初步形成（表示物质，—表示反物质）。

物质与反物质之间存在的“引力”，使两个宇宙靠近并发生碰撞，在两个宇宙的近距离运动中，反物质会“渗透”到宇宙中来，同样物质也会“渗透”到反宇宙中去。但物质和反物质相遇又会发生“湮灭”，能量剧烈释放，两个宇宙再次发生大爆炸，并再次分离，宇宙处于一种循环爆炸的过程中，现在的大爆炸理论描述的只是其中的一个过程而已。在二者的相互作用中，我们就只能在宇宙射线中艰难地捕捉到少量“幸存”的反粒子。

扩展资料

有人提出一种宇宙模型——“双宇宙系”，用两个宇宙并存的假设来解决为什么反物质难以探测到和超弦理论的10维度时空不同于现实物理世界的4维时空的问题。并在解决这些问题的过程中逐步完善这个模型。