Що е антиматерия? Изглежда странно, че природата би удвоила броя на субатомните частици във Вселената без солидно основание. Обикновено природата е твърде икономична, но сега, когато знаем за съществуването на антиматерията, природата ни изглежда разточителна във висша степен. А щом съществува антиматерия, могат ли да съществуват и антивселени?
За да отговори на тези въпроси, човек трябва да проучи произхода на самата антиматерия. Откриването на антиматерията датира от 1928 г. и води началото си от първооткривателския труд на Пол Дирак — един от най-блестящите физици на XX век. Той бил Лукасов професор в Кеймбриджкия университет, като заемал същия пост, който е бил заеман от Нютон, а понастоящем това място се заема от Стивън Хокинг.73 Роденият през 1902 г. Дирак бил висок, жилав мъж, който бил на малко повече от двадесет години, когато през 1925 г. избухнала квантовата революция. Въпреки че по онова време следвал електроинженерство, той бил отнесен от приливната вълна, отприщена от квантовата теория.
Квантовата теория се основавала на идеята, че електроните биха могли да бъдат описани не като точковидни частици, а като някакъв вид вълна, изразена с прочутото вълново уравнение на Шрьодингер. (Вълната представлява вероятността да бъде открита частицата в тази точка.)
Но Дирак осъзнал, че уравнението на Шрьодингер има един недостатък. То описва само електроните, които се движат с ниски скорости. При по-високи скорости уравнението не постига успех, защото не се подчинява на законите за обектите, движещи се с високи скорости, т.е. законите на относителността, открити от Алберт Айнщайн.
Според младия Дирак предизвикателството се състояло в това да бъде формулирано наново уравнението на Шрьодингер, като бъде съобразено с теорията на относителността. През 1928 г. Дирак предложил радикална модификация на уравнението на Шрьодингер, която се подчинявала напълно на теорията на относителността на Айнщайн. Светът на физиката бил смаян. Дирак съставил своето прочуто релативистично уравнение за електрона, като боравел само с математически понятия от по-висш порядък, наречени спинори. Един математически куриоз изведнъж станал понятие с централно значение за цялата математика. (За разлика от много физици преди него, които настоявали, че големите пробиви във физиката трябва да бъдат здраво основани на експериментални данни, Дирак се придържал към противоположната стратегия. Според него чистата математика, ако е достатъчно красива, била сигурният водач към нови пробиви. Той писал: „По-важно е да има красота в уравнението на учения, отколкото да има експерименти, които потвърждават правотата му… Изглежда, че ако човек работи от гледна точка на достигането на красота в своите уравнения и ако има наистина ясно прозрение, той е на правия път и напредъкът е неминуем.“)74
Докато разработвал своето ново уравнение за електрона, Дирак осъзнал, че прочутото уравнение на Айнщайн E=mc2 не е съвсем вярно. Въпреки че е изписано на рекламите на Медисън Авеню, върху фланелки, в анимационните филми и дори върху костюмите на супергероите, уравнението на Айнщайн е вярно само донякъде. В действителност вярното уравнение е E=±mc2. (Този знак минус се появява, защото трябва да извадим квадратния корен на определено количество. Изваждането на квадратния корен на дадено количество винаги въвежда неопределеност по въпроса дали става дума за плюс или минус.)
Но физиците мразят отрицателната енергия. Във физиката има една аксиома, според която обектите винаги проявяват склонност към изпадане в по-ниско енергийно състояние (това е причината, поради която водата винаги се стреми към най-ниското равнище — морското.) Тъй като материята винаги изпада в своето най-ниско енергийно състояние, перспективата за съществуване на отрицателна енергия е потенциално катастрофална. Това означава, че всички електрони накрая ще изпаднат в състояние на безкрайна отрицателна енергия и вследствие на това теорията на Дирак ще бъде нестабилна. Затова Дирак измисля понятието „море на Дирак“. Той си представил, че всички състояния на отрицателната енергия вече са запълнени и вследствие на това един електрон не може да изпадне в отрицателно енергийно състояние. Благодарение на това Вселената е стабилна. Също така един гама-лъч може случайно да се сблъска с електрон, който пребивава в отрицателно енергийно състояние и да го изблъска нагоре в състояние на положителна енергия. След това ще видим как гама-лъчът ще се превърне в електрон и в морето на Дирак ще се образува „дупка“. Тази дупка ще действа като мехур във вакуума, т.е. ще има положителен заряд и ще притежава същата маса като първоначалния електрон. С други думи, дупката ще се държи като антиелектрон. Затова в тази образна представа антиматерията се състои от „мехури“ в морето на Дирак.