În timp ce mulți știu „energie negativă” pentru a se referi la chi negativ, aura negativă sau energia dăunătoare pe care o emite o persoană, termenul are și o definiție științifică. Pe baza principiului incertitudinii Heisenberg, energia negativă are de-a face cu fluctuațiile inerente ale energiei care există în orice energie sau câmp magnetic. Această formă de „materie exotică” este o forță foarte imprevizibilă care s-a dovedit că există în mijlocul câmpurilor de energie zero. Deși greu de identificat, se speculează că acest tip de energie există în pragul găurilor negre și a fost citat ca o condiție prealabilă necesară pentru călătoria în timp de Stephen Hawking.
Conceptul de energie negativă a fost propus de fizicianul britanic Paul Adrien Maurice Dirac în 1928, ca o componentă a ecuației lui Dirac. Această ecuație a fost concepută pentru a fi consecventă cu standardele relativității speciale. În această ecuație, Dirac a descris modul în care stările cuantice ale energiei pozitive ar fi compensate de energia negativă. În general, aceste două tipuri de energie se vor echilibra reciproc. Astfel, o formă negativă de energie nu este de obicei un fenomen observabil. Cu toate acestea, în cazul unui vid pur, stările de energie negativă vor fi exprimate pentru toți atomii din vid, în timp ce nu vor fi exprimate stări de energie pozitivă. Acest concept este denumit marea Dirac.
Teoretic, o gaură se poate dezvolta în marea Dirac dacă o rază gamma rătăcită se ciocnește cu electronii aflați în stare negativă de energie, transformându-l astfel într-un electron încărcat pozitiv. O astfel de gaură în marea Dirac s-ar comporta în sens opus față de electronul original, încărcat negativ. Noul electron încărcat pozitiv ar fi un exemplu de antimaterie. Astfel, antimateria nu trebuie confundată cu o stare negativă de energie.
În 1948, fizicianul olandez Hendrick Casimir a prezis că ar putea exista o mică forță atractivă între două plăci paralele neîncărcate în vid. În cazul în care plăcile se odihnesc extrem de aproape una de alta, se produce energie negativă, deoarece numărul de unde electromagnetice dintre cele două plăci devine mai mic decât cel al spațiului înconjurător. În esență, o stare negativă de energie devine prezentă atunci când lungimile de undă ale particulelor dintr-o anumită regiune a spațiului sunt mai mici decât ceea ce poate fi măsurat în mod normal.
Predicțiile lui Casimir au fost observate în două experimente separate. Primul experiment a avut loc în 1958 și a fost supravegheat de MJ Sparnaay. A produs rezultate care erau în concordanță cu teoriile lui Casimir. Al doilea experiment, de Steve K. Lamoreaux, a fost efectuat în 1997. În loc să folosească două plăci în experiment, Lamoreaux a asociat o singură placă cu o altă placă care făcea parte dintr-o sferă aproape precisă. Acest experiment a confirmat și predicțiile lui Casimir. În timp ce stările negative de energie nu pot fi observabile, ele au fost dovedite atât teoretic, cât și prin experiment.