在日常生活中，“真空”一词频频出现在我们耳边，比如“真空包装”的食品随处可见。然而，我们所谓的“真空”，不过是将空气抽尽后的一种状态。纵然我们竭尽所能，也未必能完全抽光空气，即便是空气被抽尽，玻璃瓶中还存有诸多元素，比如光线，以及中微子、宇宙辐射等。
退一步来说，即便上述物质悉数消失，难道瓶中就真的空空如也？
答案仍然是否定的。不论你如何去除瓶中的物质，你始终无法去除一个基本元素——空间（时间）。我们无法将瓶中的空间和时间清空。
这揭示了一个真理：真正的“真空”是不可能存在的，至少以我们目前的科技手段还无法达成。
历史上，对“真空”的讨论与争议从未停歇。“真空”表面上看似单调乏味，实则内藏丰富的奥秘，正因为这种巨大的反差，“真空”的概念不仅让古代的人们摸不着头脑，也令现代科学家倍感困惑。
自文明之初，关于真空的讨论便一直不断：在现实中，真空是否可能真正存在？
例如，古希腊哲学家亚里士多德曾提出“自然界厌恶真空”的观点，他认为真空在自然界中是不被允许的。正是因为这个原因，我们在努力制造真空时，大自然总是似乎在“阻挠”我们，让真空中总会出现一些物质。
然而，限于当时极为有限的科学知识，人们对真空的认知主要停留在哲学层面，难以通过实验加以验证。直到17世纪，人类才真正开始利用科学实验探索真空的奥秘。
17世纪中期，意大利科学家托里拆利进行了一项实验。
他将一根约一米长的玻璃管注满水银，用手指封住一端，倒置在装满水银的盆中。他发现，玻璃管内的水银柱高度仅约76厘米，而管子的上部约24厘米的空间没有任何水银，空气也不可能进入，因为整个过程都在密封中进行。
那么，这24厘米的空间里是什么？托里拆利认为，这里面是“真空”。这一实验被称为“托里拆利实验”，该实验装置也成为人类发明的最早的气压计原型。随着时间的推移，人类不断改进技术，最终制造出了第一台真空泵。
在接下来的几个世纪里，人类制造真空的技术越来越成熟，“真空”产品越来越多地融入我们的生活。科学家们对真空的兴趣日益浓厚：真空真的“空无一物”吗？如果不是，那里还有什么？
在宏观世界中，我们所见的真空似乎真的空无一物。但若我们将真空放大至微观世界，你会发现，真空远比我们想象的复杂，甚至可能比宏观世界还要复杂。
正如前面所说，一个抽空的玻璃瓶，虽然与外界完全隔绝，没有光线、辐射和中微子等进入，甚至温度达到绝对零度，玻璃瓶内的空间也绝非空无一物，反而是十分活跃的。
根据量子力学，那里不断地发生“量子涨落”，虚粒子对随机出现又立即消失。这些虚粒子对是通过“借用”能量产生的，它们消失时又将能量归还给真空，保持了总能量的守恒。只要虚粒子对的产生和消失速度足够快，这一切都是可能的。这种虚粒子的不断产生和消失使真空处于一种“激发态”。
而在一般情况下，如果真空真的空无一物，我们可以认为真空处于“基态”，其总能量应为零。但实际上，根据量子力学的不确定性原理，任何物质态的能量都存在一定的波动，且时间间隔越短，能量波动越大，它们之间的关系可以表示如下：
因此，即便是我们所说的真空，其内部实际上也是非常活跃的。不确定性意味着虚粒子的产生也有一定的波动。根据热力学定律，真空环境也不可能达到绝对零度。而且，在某个瞬间，真空的能量波动可能非常大，以至于产生了大量的虚粒子对。
这些虚粒子并非真实的粒子，与我们现实世界中的粒子（如电子）完全不同。现实中我们无法观察到虚粒子，因为一旦我们进行观测，虚粒子对会立即发生碰撞并湮灭。
你可能会质疑：既然我们无法直接观察虚粒子，又如何证明它们的存在？
这是一个好问题，但其实也是一个“不聪明”的问题，因为在探索宇宙的过程中，大多数物质我们都无法直接观察。宇宙太过庞大，很多时候我们只能通过间接的方法来确定某事物的存在。虚粒子也是如此。
尽管我们无法直接观察到虚粒子，但虚粒子会与现实世界中真实存在的粒子发生作用，科学家便可以通过研究这些相互作用来确认虚粒子的存在。
例如，早在1947年，物理学家兰姆及其学生卢瑟福就发现，“真空”中存在某种真空涨落，这种涨落会影响氢原子核的电势。根据量子电动力学，这种真空涨落正是真空中虚电子和虚正电子的涨落所致。
因此，绝对的真空并不存在，真空也拥有能量，即所谓的“零点能”。尽管名为“零点能”，但这并不意味着真空的能量为零。事实上，那里存在巨大的能量波动，其具体数值仍是一个巨大的谜团。
在看似空无一物的真空中，实际上蕴藏着巨大的潜力能量。为了验证这一点，科学家们进行了一项有趣的实验。他们放置了两块不带电的金属板，在真空中让它们逐渐接近至咫尺之距。随着金属板的接近，它们之间的真空区域的电磁波波动会呈现出一种筛选效应，只允许波长在一定范围内的电磁波存在，而板的外侧则不受此限制。
于是，与内侧相比，外侧的电磁波波动更为密集，导致了能量上的微妙不平衡。外侧的真空涨落比内侧来的剧烈，因而产生了一种压力差，使得金属板外侧的压力高于内侧。这种压力差形成的无形拉力，正是闻名遐迩的“卡西米尔效应”，而这一现象也在1996年的实验中得到了验证。
值得一提的是，尽管真空中潜藏着巨大的能量，要精确计算其能量总量却是极为复杂的任务，涉及到量子场论中的深层问题——重整化。在计算过程中，可能会遇到如1+2+3+4+……=-1/12这样貌似违反数学规则的发散级数，这背后的细节在此不展开，有兴趣的读者可自行深入研究。
那么，关键问题来了，我们能否利用真空中的这些能量？
答案是肯定的。理论上，任何形式的能量都有其利用价值。但是，从真空中提取能量的过程与我们通常从自然界获取能量的方式截然不同。根据热力学定律，能量不会凭空产生，我们需要打破真空的热平衡，制造出能量差异，而这一过程所需投入的能量并不会超过我们从中获得的能量，尽管这种方式在目前看来并不特别实用。
正如前面提到的“卡西米尔效应”，要想通过移动金属板的方式来提取能量，需要不断地对金属板施加作用力，把虚无中的粒子转化为真实的光子，从而获取能量。但在这个过程中，我们需要投入的能量是巨大的。简而言之，能量只能从一种形式转化为另一种形式，绝不会出现“无中生有”的情景。
对真空的探索研究还在继续，因为真空中可能隐藏着宇宙更深层次的秘密。宇宙大爆炸理论就认为，我们所知的宇宙就是从一个“无中生有”的过程开始的。要揭示真空的本质，科学界还有很长的探索之路要走。
