当你踩油门时，汽车会加速：此时它获得了运动能量——动能。这个能量不是无中生有的，它来源于汽油燃烧，将其中的化学能转化成了车的动能。如果踩下刹车，汽车会减速；此时动能就会减小。但是能量并没有消失，只是转化成了刹车片和轮胎的热能。如果你急刹车的话，还有可能转化成声音中的能量。最终汽车会停下来。此时动能为0，但是油箱里的汽油能提示你其实汽车还有很大的潜在能量。即使油箱里没有油了，你和汽车本身的原子内部还禁锢着大量的质能mc 2 呢，你可以用你自己体内的mc 2 来使得汽车的动能增加——最简单的办法就是推车！
将各种正能量相互转换就构成了能源工业体系。在日常生活中，没有用到负能量，那么电子的负能量之解意味着什么呢？
如果电子可以具有负能量，那么可以预见，物质中的电子会自发地跃迁到某个负能态上以降低自己的能量。这就会导致物质不稳定，而我们现在还稳定地生活着，这似乎就意味着狄拉克的电子理论是错误的，不可能存在任何这种负能量。神奇的是，狄拉克却使用物质的稳定来解释负能量态！要理解个中缘由，我们首先需要看看元素的一个重要的排列规律，这个规律由俄罗斯科学家门捷列夫发现，并汇编成了“元素周期表”。
一些元素的性质非常相似，而将元素按照原子质量从小到大排列时，这些相似性会“周期性”重复。这种周期重复性质的例子很多，比如氦气、氖气和氩气的化学惰性；金属和水的亲和性，比如钠和镁；高活性元素氟、氯、碘等与氢的亲和性，最终能生成酸。几百年前人类就已经知道了这些相似性。门捷列夫的元素周期表揭示了它们的周期性，但要解释这种周期性还得靠量子力学，而狄拉克也是根据这个途径才解决了他遇到的难题。
所有原子内的电子都是相同的。不同元素的原子之间，差别在于围绕中心原子核运行的电子数量不同（当然原子核内的质子数量也不同）。正如我们之前看到的，电子不能想去哪儿就去哪儿，电子力学将它们束缚在了几个特殊的轨道或者“量子态”上。在元素周期表上，随着元素序号增加，核外电子数相应增加，这就导致了电子轨道模式按照某个固定的周期循环，最终导致相应元素出现周期相似性。量子理论认为，这源于一个基本法则——不相容原理。实际上，电子有点像布谷鸟，不能接受两只鸟共用一个巢；或者我们用枯燥的量子力学语言描述说：两个具有某些相同性质的电子不能同时处于相同能态上。
当意识到自己的方程意味着电子可以具有负能量，狄拉克引入了不相容原理，并以此为基础提出了一个新的观点。他认为，我们所谓的真空并不是空的，而是有点像个无底洞。沿着这个无底洞向下，是一个梯子，梯子的每一级都对应着一个可能的量子态，可以容纳电子在此驻足。梯子的顶端对应着能量零点，其下方的梯级就是电子可能的负能态。狄拉克的观点是，如果所有这些负能级都被占满了，那么电子就不能再掉进这个负能量井中，所以物质得以保持稳定。我们所谓的“真空”应该是深邃而又平静的“海洋”，如果没有扰动，我们是看不见它的。这个“海洋”是满的，是一个定义了所有能量的基态：狄拉克的“海面”定义了能量零点。
狄拉克在对于真空的解释中指出，如果这个海洋中的一个电子缺失了，就会出现一个空洞。这个缺失的电子带负电，而且相对海面而言能量为负，那么它的缺失就会导致出现一个具有正能量的正电粒子，具有之后所谓的正电子的所有属性。这个观点非常新奇，当然80年前量子力学也一样新奇；当狄拉克提出这些观点时，所有这些理论都还不成熟，只是少数天才们的研究对象。
怎样才能把一个负能量电子移走，从而看到真空海洋中的空洞呢？答案是注入能量，比如使用高能γ射线。如果γ射线具有足够的能量，就可以将一个电子从负能态轰击到正能态上去。结果就是这个γ射线会同时产生一个正能量电子和真空内的一个空洞。这个空洞中缺失了两个东西：一个是负能量，导致出现正能态；一个是负电荷，导致出现正电荷。所以最终的结果是，γ射线的能量转化成了一个普通的带负电的电子，伴随着一个带正电的电子，而两个粒子都具有正能量。（见图3.3）
图3.3 真空中充满着一个无限深邃的海洋，其中的能级从负无穷到一个最大值。我们将最低能态的结构定义为零点。相对于真空具有正能量的电子表示成黑圈。负能量和负电荷的缺失态（图中的白圈）表现出来就成了一种具有正电荷的正能量态。这就是狄拉克对电子的反粒子的构想——正电子。如果负状态为空，同时正状态为满，就会导致一个正能量电子，同时这个“洞”就实际上成了一个正能量的正电子。要产生这种情况，首先要向真空中注入足够的能量。而光子可以提供这些能量，从而使光子转化成一个电子和一个正电子
