英国物理学家狄拉克结合狭义相对论和量子力学，建立了一 个描述电子运动的方程。它一方面十分正确地描述了电子运动，另一方面又预言了科学家当时尚未认识的负能量电子。自然界一切物体的能量总是正的。高山流水有（正）能量，能冲刷堤岸，推动机器。高速运动电子有（正）能量，能使电视突光屏发光。
  电子具有负能量，就意味着加速它时，它反而减速；向左推它时，它向右运动。而且电子总处于放能过程中，如同高山流水总往低处流一样。电子的能量将越来越负，高山流水最终还只能流到大海，电子能量则将负至无穷，这意味着一切宏观的物体均将解体。这显然是荒谬绝伦的。
  按照量子力学，两个电子不能处在完全相同的状态上，就如一个座位通常只能坐一人不能坐二人一样，狄拉克认为，所有负能状态通常是满员的，被无穷多的负能电子占据。因此，正能电子其实是不能永无止境地发射能量的，其能量甚至不能降至零。这意味着，即使一个没有任何实物粒子的空间，也是一个充满无穷多个负能电子的大海。
  一个负能电子可通过吸收足够多的能量而转变为具有正能量的普通电子，尔后在负电子海洋中留下一个空穴，即少了一份负能量和一个负电子，这相当于给了海洋一个带正电荷和正能量的反电子（或正电子）。1932年，美国物理学家安德逊果然找到了它，狄拉克的理论也终为大家所接受。
  质子和中子也有负能反粒子，物理真空还可分别由它们（负能质子或负能中子）填充。在物理真空中，正反粒子对可不断地产生，消失或消失后又产生，它们生存时间短,瞬息万变，迄今还未观测到，称为虚粒子。它们在一定条件下可产生一些物理效应。例如，一个重原子核周围的虚核子（反质子和反中子）在强电场作用下，会排列起来，出现正负极性，称为真空极化，这将影响核外电子的分布，导致原子核结构改变。
  粒子（如电子）与反粒子（如电子）碰到一起，变成一束光；反之，一束强光也可从物理真空中打出粒子与反粒子，质子与中子等并非终极基本粒子，而是由更基本的夸克组成。夸克有六种味，即上夸克、下夸克、粲夸克、奇异夸克、顶夸/克和底夸克。它们在质子中子等粒子内部几乎作自由运动，但不能脱离这 些粒子而单独存在。
  它们似乎被一种强大的力囚禁了起来。按照 口袋模型（1974)，粒子就如物理真空中运动的口袋，口袋里 装有夸克，夸克间存在很微弱的相互作用，由一种叫做胶子的粒 子传递。粒子衰变或破碎为两种或两种以上的其他粒子时，可看 作一个口袋变成两个或两个以上的口袋。
  同样，两个或两个以上的粒子聚合成一个大粒子，就相当于 多个口袋合成一个大口袋。于是，在破碎和聚合过程中，永远找 不到单个夸克，口袋的分解或聚合就如液体（如肥皂水）中气泡 的分解和合成。气泡内气体分子是自由运动的，大气泡可以分解沖 成小气泡，小气泡也可合并成大气泡。
   若基本粒子如小气泡，则物理真空就如液体。这种液体性质章 独特，它只能一对对地产生气泡，或一对对地消失。按照口袋模 型，口袋里面（或气泡里面）叫做简单真空，外面是物理真空， 这形成真空的两种相。物理真空在一定条件下可变成简单真 空，就如日常生活中三相间的转变一样。
  
  固体受热变液体，液体 受热变气体，这些只需几百度或成千上万度就可发生。温度高达 几十万、几百万或几千万度时，气体原子就要解体，变成叫做离 子的带电粒子。 同样，温度足够高时，口袋也将解体，质子、中子等基本粒 子不再是基本的物质形式，它们将成一锅由夸克和胶子组成的高 温粥，称为夸克——胶子等离子体，物理真空也就成了简单 真空。