Lai gan daudzi zina, ka “negatīvā enerģija” attiecas uz negatīvo chi, negatīvo auru vai citādi kaitīgu enerģiju, ko cilvēks izdala, šim terminam ir arī zinātniska definīcija. Pamatojoties uz Heizenberga nenoteiktības principu, negatīvā enerģija ir saistīta ar raksturīgām enerģijas svārstībām, kas pastāv jebkurā enerģijā vai magnētiskajā laukā. Šī “eksotiskās matērijas” forma ir ļoti neparedzams spēks, kas ir pierādīts, ka pastāv nulles enerģijas lauku vidū. Lai gan to ir grūti identificēt, tiek uzskatīts, ka šāda veida enerģija pastāv uz melno caurumu robežas, un Stīvens Hokings to ir minējis kā nepieciešamu priekšnoteikumu ceļošanai laikā.
Negatīvās enerģijas jēdzienu kā Diraka vienādojuma sastāvdaļu ierosināja britu fiziķis Pols Adriens Moriss Diraks 1928. gadā. Šis vienādojums tika izstrādāts tā, lai tas atbilstu speciālās relativitātes teorijas standartiem. Šajā vienādojumā Diraks aprakstīja, kā pozitīvās enerģijas kvantu stāvokļus kompensēs negatīvā enerģija. Parasti šie divi enerģijas veidi līdzsvaros viens otru. Tādējādi negatīva enerģijas forma parasti nav novērojama parādība. Tomēr tīra vakuuma gadījumā negatīvās enerģijas stāvokļi tiks izteikti visiem vakuumā esošajiem atomiem, bet pozitīvās enerģijas stāvokļi netiks izteikti. Šo koncepciju sauc par Diraka jūru.
Teorētiski Diraka jūrā var izveidoties caurums, ja klaiņojošs gamma stars saduras ar elektroniem negatīvā enerģijas stāvoklī, tādējādi pārvēršot to pozitīvi lādētā elektronā. Šāds caurums Diraka jūrā izturētos pretēji sākotnējam, negatīvi lādētam elektronam. Jaunais pozitīvi lādētais elektrons būtu antimatērijas piemērs. Tādējādi antimateriālu nevajadzētu jaukt ar negatīvu enerģijas stāvokli.
1948. gadā holandiešu fiziķis Hendriks Kazimirs paredzēja, ka starp divām neuzlādētām, paralēlām plāksnēm vakuumā var pastāvēt neliels pievilcības spēks. Ja plāksnes atrodas ļoti tuvu viena otrai, rodas negatīva enerģija, jo elektromagnētisko viļņu skaits starp abām plāksnēm kļūst mazāks nekā apkārtējā telpā. Būtībā negatīvs enerģijas stāvoklis kļūst klātesošs, ja daļiņu viļņu garums noteiktā telpas reģionā ir mazāks par to, ko parasti var izmērīt.
Kazimira prognozes ir novērotas divos atsevišķos eksperimentos. Pirmais eksperiments notika 1958. gadā, un to pārraudzīja MJ Sparnay. Tas radīja rezultātus, kas saskanēja ar Kazimira teorijām. Otrais eksperiments, ko veica Stīvs K. Lamoro, tika veikts 1997. gadā. Tā vietā, lai eksperimentā izmantotu divas plāksnes, Lamoreaux savienoja vienu plāksni ar citu plāksni, kas bija daļa no gandrīz precīzas sfēras. Arī šis eksperiments apstiprināja Kazimira prognozes. Lai gan negatīvie enerģijas stāvokļi var nebūt novērojami, tie ir pierādīti gan teorētiski, gan eksperimentāli.