没有空气的地方
真空：基本粒子的奇幻世界
理应“没有任何物质”的真空中却活跃着基本粒子！
什么是真空？是虚无，是宇宙……？在许多人的心目中，真空就是没有空气的空间。环顾四周，我们可以看到真空包装袋、暖水瓶的瓶胆、电灯泡等等，它们都是利用了真空的产品。
其实，真空中隐藏着巨大的奥秘。在小到不能再小的微观世界，竟然可以从什么也没有的真空飞出许多基本粒子来。这样的基本粒子不计其数，而且它们急匆匆地一会儿生成，一会儿消失。真空，绝非我们想象中“静止”的，什么也没有的空间。相反地，真空是一种正在发生着激烈活动的场所，是不可思议的奇异环境。
要搞清楚真空是什么，就不得不涉及“物质的本质”和“宇宙如何演化”这两个难题。探索真空的本质属于现代科学的尖端课题。现在，就让我们踏上探索真空神秘本质的科学之旅吧！
真空真的是“什么都没有”吗?
到真空环境中实地检测一下……，从“低压”真空到产生基本粒子的真空
通常，我们说宇宙空间是没有空气的真空。真空一词，字面意思就是“完全空”，“空无一物”，什么都没有。但是，实地检测一下航天飞机轨道附近的空间，却发现那里仍然存在着稀薄的空气。即使是真空包装袋和暖水瓶瓶胆夹层里面，也不是什么都没有。我们无论采用什么办法，都无法使我们所说的真空真的是“没有一点空气”。我们所说的真空，不过是“空气极其稀薄的空间”罢了。
于是，我们就要懂得“空气稀薄”是什么意思。我们知道，空气主要由氧分子和氮分子组成，而且这些分子总是在不停地飞来飞去。譬如说，通常处在一个标准大气压下的空气，其中每立方厘米包含有1019个分子。也就是说，在一粒骰子大小的空间中就有1万亿的1000万倍那样多数不清的分子在其中飞来飞去。空气中分子的数量如此巨大，如果用所包含的分子数来表示空气是浓密还是稀薄，显然很不方便。通常，我们就用气压来表示空气的稀密程度。
下面，我们来看什么是一个密闭容器里的气压。容器里飞来飞去的气体分子一直在频繁地撞击容器壁，其趋势是向外推挤容器壁。单个分子碰在器壁上产生的力自然是微不足道的，然而同时碰在器壁上的分子数目非常巨大，合起来就是很大的力，这种推力就是气压。气压的性质是，当温度和体积不变时，容器中的空气越稀薄，也就是说容器中气体分子的数越少，气压越低。在自然环境中，海拔越高的地方，气压越低。也就是说，越往高空去，便越接近“完全空”的真空。
这样就产生一个问题：气压要下降到什么程度，我们才可以说那就是真空？按照工业标准的规定，真空绝不是“完全空”，而是一种“低于一个标准大气压的气体充满空间的状态”。由此可知，工业领域所说的真空，与我们平时想象中的“完全空”的真空相差十万八千里。
不仅如此，还存在着意义不同的另一种“真空”，那就是非常非常小的基本粒子世界的真空。基本粒子世界的真空，简直超出了我们的想象。对此，我们将留待本文后半部分再作详细介绍。这里，我们先回顾一下人类探索真空的历史。
