1654年，科学家葛利克做过一个有名的“马拉铜球”的试验，以标明咱们周围并非什么也没有，而是充溢空气：空气对物体施加压力，以至于16匹马都得十分吃力才干把抽暇气体的铜球摆开。人们把相似铜球内经抽气后的空间，叫做“真空”。
但是，真空其实不空。直到今日，科学家乃至不能彻底扫除某一小范围内的空气。电视机显像管需求高真空才干确保图画明晰，其内部真空度到达几十亿分之一个大气压这样的真空内，1立方厘米巨细的空间也有好几百亿个空气分子。在高能加快器上，为避免加快的根本粒子与管道中的空气分子磕碰而丢失能量，需求管道坚持几亿亿分之一个大气压的“超高真空”；即便在这样的空间，1立方厘米内还有近千个空气分子；即便在高度真空的太空试验室里，每立方厘米的空间也有几个空气分子。
上述以抽出空气方法得到的真空，叫做“技能真空”。科学家把技能真空的极限(即彻底没有任何什物粒子存在的真空)称为“物理真空”。
但是在一些人看来，“物理真空”内部非但不空，并且十分复杂。依照狄拉克的观念，它是一个填满了“负能电子”的海洋。20世纪20年代，英国物理学家狄拉克结合狭义相对论和量子力学，建立了一个描绘电子运动的方程。它一方面十分正确地描绘了电子运动，另一方面又预言了科学家其时没有知道的负能量电子。
自然界全部物体的能量总是正的。高山流水能冲刷堤岸、推进机器，它们有(正)能量；高速运动的电子能使电视荧光屏发光，它们也有(正)能量。假如说电子具有负能量，就意味着加快它时，它反而减速；向左推它时，它向右运动。
依照量子力学，两个电子不能处在彻底相同的状况上，就如一个座位一般只能坐一个人。但狄拉克以为，一切负能状况一般是“满员”的，它被无量多的负能电子占有。因而，正能电子其实是不能永无止境地发射能量的，其能量乃至不能降至零。这意味着，即便一个没有任何什物粒子的空间，也是一个充溢无量多个负能电子的大海。一个负能电子可经过吸收足够多的能量而改变为具有正能量的一般电子，此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公然找到了它，狄拉克的理论也总算为咱们所承受。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、反粒子对可不断地发作、消失或消失后又发作，它们生计时间短，瞬息万变，迄今还未观测到，称为虚粒子。它们在必定条件下可发作一些物理效应。例如，一个重原子核周围的虚核子(反质子和反中子)在强电场效果下，会摆放起来，呈现正负极性，称为真空极化，这将影响核外电子的散布，导致原子核结构改动。
粒子与反粒子碰到一同，变成一束光子。反之，一束光子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根本粒子，而是由更根本的“夸克”所组成。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、中子等粒子内部简直作自在运动，但不能脱离这些粒子而独自存在。它们好像被一种强壮的力软禁了起来。依照“口袋模型”，粒子就如物理真空中运动的大口袋，口袋里装有夸克，夸克间存在很弱小的相互效果，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它粒子时，可看作一个口袋变成两个或两个以上的口袋。相同，两个或两个以上的粒子聚组成一个大粒子，就相当于多个口袋组成一个大口袋。所以，在破碎和聚合的过程中，永久找不到单个夸克。口袋的分化或聚合就如液体(如肥皂水)中气泡的分化和组成。气泡内气体分子简直是自在运动的，大气泡可以分化成小气泡，小气泡也可兼并成大气泡。若根本粒子如小气泡，则物理真空就如液体。这种液体性质共同，它只能一对对地发作气泡，或一对对地消失。
依照口袋模型，口袋里边(或气泡里边)叫做“简略真空”，外面是物理真空，这构成真空的两种“相”。物理真空在必定条件下可变成简略真空，就如日常日子中三相间的改变相同。固体受热变液体，液体受热变气体，这些只需几百度或不计其数度就可发作。温度高达几十万、几百万或几千万度时，气体原子就要崩溃，变成叫做离子的带电粒子。相同，温度足够高时，口袋也将崩溃，质子、中子等根本粒子不再是根本的物质方式，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略真空。
计算机模仿试验标明，物理真空熔化为简略真空，需2万亿度以上的高温，这个熔化的物理真空也叫“熔融真空”。重原子核可以包括上百个质子和中子，其内空间正常状况下是个很好的物理真空。科学家期望经过磕碰来加热它，使其熔化，取得简略真空。现在在高能试验室中，质子和原子核间的磕碰能量已达几百兆电子伏特，这已相当于将原子核加热到了几万亿度，但由于质子(与原子核比较)太小，只将原子核穿了一个洞，并未将整个原子核熔化。
科学家正在设法运用重原子核的磕碰来完成熔融真空。熔融真空试验之所以重要，不只在于它能直接查验关于根本粒子结构的一些理论假定，还在于其试验成果或许有助于科学家了解国际的前期演化。
依照大爆破模型，咱们的国际始于约150亿年前的一次巨大爆破。爆破发作的一会儿，温度远远超越熔融真空所需温度，故前期的国际应是夸克胶子等离子体。跟着国际的胀大，温度逐步下降，简略真空也向物理真空转化，呈现了构成今日物质国际的根本粒子。预期在真空转化过程中，应存在由50个或以上的夸克所组成的物质结构(一般的粒子只包括2个或3个夸克)。熔融真空试验是对这种前期国际演化的模仿，是一种了解国际演化的重要手法。
为了丈量真空熔化时放出的很多粒子，需在十分小的锥体内一起丈量上千个粒子，这是史无前例的，迄今还没有人可以在一次磕碰案例中丈量上百个粒子。科学家即便用分辨率很高的乳胶勘探器，也力不从心，它也不适适宜勘探高能加快器试验中的夸克胶子等离子体。这些困难常常困扰着科学家并鼓励他们去处理。
人类知道真空的进程
真空词源转义是虚空，即一无一切的空间。古希腊德谟克利特的原子论以为，一切的物质都是由原子组成，而原子之外便是虚空。中国古代张载、王夫之的元气学说则与此相反，以为世上万物皆由元气构成，而“阴阳二气充溢太虚，此外更无他物，亦无空隙”。近代物理学的开展史中，也贯穿戴关于真空的这两种观念的奋斗：与虚空论相敌对的是以太论，它以为空间中总是充溢了一种叫做“以太”的特别物质。爱因斯坦的狭义相对论指出，光和电磁场自身便是一种物质，可在空间中传达，否定了以太存在。
假如真空是没有任何物质的空间，那么真空自身的各种性质由什么决议的呢?爱因斯坦在用场的观念研讨引力现象之后，便意识到真空即空的空间这一观念有问题，曾提出过真空不过是引力场的一种特别状况的主意。这以后，现代物理学的开展，总算取得了对真空的科学的知道，即真空是量子场体系的基态。
依照现代物理学的基础理论——量子场论，物理国际是由各种量子场体系组成的，这些量子场体系的能量最低的状况(即基态)便是真空。依据这种最新的科学知道，真空并不是“没有物质的空间”。
