两千多年前，亚⾥⼠多德宣称，由于物体会在真空中以“不可能”的速度穿⾏，因此⾃然界不存在真空。1277年，法国主教艾蒂安·坦⽪尔反驳说上帝⽆所不能，甚⾄可以创造真空。之后，⼀个科学家成功创造出了真空。得国科学家冯·格⾥克⽤⼀个⾃制的泵抽出了铜制球壳中的空⽓。这或许是地球上第⼀个⾼质量真空环境。在他1654年的⼀次展出中，即使是两个⻢队也⽆法拉开被真空吸在⼀起的⻄⽠⼤⼩的两个半球。
⾃那时起，真空就成了物理学的⼀个基础概念、成了其他理论的基础。冯·格⾥克的真空是不存在空⽓；电磁学意义上的真空是不存在能使光减速的介质；引⼒的真空是不存在能使空间弯曲的物质和能量。在不同例⼦中，真空的具体含义取决于物理学家想要描述的事物类型。“有时，这就是我们构建⼀个理论的⽅式。”伊利诺伊⼤学的理论物理学家德拉佩说。
当现代物理学家在努⼒为⾃然终极理论寻找更复杂的假说时，他们遇到了越来越多种类的真空。每种真空都有⾃⼰的特征，就像⼀种物质的不同存在状态⼀样。越来越多的⼈认为，了解宇宙起源和未来命运的关键可能是仔细地考量这些不断增多的“不存在”——也就是真空的类型。
1672年，德国科学家冯·格⾥克写了⼀本关于真空的书，书中描述了他给皇帝费迪南德三世做的⼀次展示，两队⻢试图将⼀个抽成真空的铜球壳分成两半，但没有成功。图像来源：Royal Astronomical Society / Science。“关于真空，还有很多未解之谜。”加州卡弗⾥理论物理研究所的粒⼦物理学家加⻄亚说，“到底还有多少是我们不知道的？
”到⽬前为⽌，关于真空的研究得出了⼀个戏剧性的结论：我们的宇宙可能坐落在⼀个劣质的基础——“亚稳态”的真空之上，这个真空注定在遥远的未来变成另⼀种空⽆，⽽⼀切都将在这个过程中被毁灭。
量⼦真空⼆⼗世纪，当物理学家开始将⽤场的观点来看待现实世界时，⼀切都变得不那么简单了：物理量在空间的每⼀点上都有⼀个值（⽐如，电场⽤来描述空间的某⼀点上电⼦会受到多⼤的⼒）。
在经典物理中，场的值可以在任意点为零，它不产⽣影响，也不含有能量。麻省理⼯学院的理论物理学家哈洛说：“经典意义上真空很⽆聊，什么也没在发⽣。”但是物理学家发现，宇宙中的场是量⼦⽽⾮经典的，这意味着它们在本质上是不确定的。不存在能量精确为零的量⼦场。哈洛把量⼦场⽐作⼀组分布在空间每⼀点上的钟摆——它们摆动的⻆度代表场的数值。每个钟摆都在最低点附近微微摆动。
如果不加⼲涉，量⼦场将处于其能量最低的状态，也就是所谓的“基态”或者“真空态”。（基本粒⼦是场受扰动产⽣的波纹。）“真空其实是⼀个系统的⾸选状态，”加⻄亚说。我们宇宙中绝⼤多数量⼦场都有且仅有⼀个基态，在基态下它们会永远保持稳定。当然，只是绝⼤多数场，⽽不是所有。
真假真空在上世纪七⼗年代，物理学家开始意识到另⼀类量⼦场的重要性。它们的值，甚⾄平均值，都不是零。
这样的⼀个“标量场”像是许多以固定的特定⻆度——⽐如10度——倾斜的钟摆组成的。这种状态可以是基态：这些钟摆更倾向于停在这个⻆度，此时它们是稳定的。2012年，实验物理学家在⼤型强⼦对撞机上证实宇宙中存在⼀种叫做“希格斯场”的标量场。在炙热的早期宇宙中，希格斯场的钟摆起初指向正下⽅。但随着宇宙逐渐冷却，希格斯场的状态发⽣了变化，就像⽔变成冰⼀样，它的钟摆都偏离正下并上升到了⼀个相同的⻆度。
（这个⾮零的希格斯场为许多基本粒⼦赋予了质量。）如果周围有希格斯场，那么真空并不是绝对稳定。⼀个场的钟摆或许会有许多亚稳态的⻆度，并可能从⼀种状态转变为另⼀种。⽐如，理论家们就还不确定希格斯场是否处于它最稳定的状态——真正的真空。⼀些⼈认为，尽管希格斯场⽬前的状态据研究维持了138亿年，但它只是暂时稳定，或者说“处于亚稳态”。如果真的如此，那么美好的时光就不会⼀直持续下去。
在⼆⼗世纪⼋⼗年代，物理学家科尔曼和德卢⻄亚描述了希格斯场的伪真空态是如何“衰变”的。在某个时刻，如果⼀些位置上⾜够多的钟摆摆动到了真正的真空——或者说虚⽆——所对应的更有利于稳定的⻆度，它们就会将它们的邻居拖到相同的⻆度，然后这个局域的真空会以接近光速的速度扩张。随着真空的扩张，⽬前的物理学将被改写，路径上的原⼦和分⼦将灰⻜烟灭。
（不过不必恐慌，即使我们⽬前的真空真的只是亚稳态，考虑到⽬前的稳定性，它也会再持续⼏⼗亿年。）在希格斯场潜在的可变性中，物理学家在近乎⽆穷多种⽅式之中发现了真空毁灭⼀切的第⼀种⽅式。
问题越多，真空越多。当各种场同时存在时，它们会相互作⽤，影响彼此的钟摆，并建⽴新的公有状态，在这种状态下它们更稳定。物理学家把这些真空想象成起伏的“能量⼤地”中凹陷的⼭⾕。
不同的摆⻆对应不同的能量值，或“能量地⾯”的⾼度。⼀个场会倾向于降低它的能量，就像⽯头会滚下⼭。最深的⼭⾕是基态，但⽯头可以停在相对⾼的⼭⾕——⾄少保持⼀段时间。⼏⼗年前，这⽚“能量⼤地”的数⽬爆发了。物理学家波尔津斯基和布索当时正在研究弦理论，弦理论是描述量⼦引⼒的主要数学框架。弦理论只有在宇宙是10维的情况下才有效，⽽额外的维度会缩⼩到⽆法探测。
波尔津斯基和布索在2000年计算出，这些额外的维度可以以多种⽅式折叠。每⼀种折叠⽅式都会形成⼀个符合⾃⼰物理定律的独特真空。弦理论允许出现⽆数真空的这⼀解释，与近20年前的另⼀项发现相吻合。20世纪80年代初，宇宙学家提出了⼀种被称为宇宙膨胀的假说，它已成为宇宙诞⽣的主要理论。该理论认为，宇宙开始于⼀次快速的指数膨胀，这很好地解释了宇宙为什么如此平滑和巨⼤。但膨胀理论的成功是有代价的。
研究⼈员发现，宇宙暴胀⼀旦开始，就会持续下去。⼤部分真空会永远猛烈地向外爆炸。只有有限的空间区域会停⽌膨胀，成为相对稳定的“⽓泡”，这些⽓泡由于彼此之间的空间膨胀⽽分离。暴胀宇宙学家认为，地球就处于其中⼀个⽓泡中。
真空的多元宇宙对⼀些⼈来说，我们⽣活在⼀个多元宇宙——⼀个由⽆数真空泡泡的组成的世界——中的观念令⼈不安。
它使任何⼀个真空（⽐如我们的）的本质看起来是随机的和不可预测的，抑制了我们理解宇宙的能⼒。波尔津斯基告诉物理学家兼作家霍森菲尔德，发现弦理论的真空景象最初让他⾮常痛苦，甚⾄接受了⼼理治疗。如果弦理论预⾔了所有可以想象到的虚⽆，是否也就意味着预⾔了⼀切？对其他⼈来说，过多的真空并不是问题；“事实上，这是⼀件好事，”斯坦福⼤学著名的宇宙学家林德说，他也是宇宙暴胀理论的提出者之⼀。
这是因为多元宇宙可能解决了⼀个巨⼤的谜团：我们这个真空具有的超低能量。理论学家估计，当宇宙中所有量⼦场集体振动时，能量是巨⼤的——⾜以迅速加速空间的膨胀，并在短时间内撕裂宇宙。但与之相⽐，实际观察到的空间加速是极其温和的，这表明，⼤部分集体振动被抵消了，我们的真空的能量有⼀个⾮常低的正值。在⼀个孤⽴的宇宙中，独⼀⽆⼆的真空所含有的微⼩能量看起来像⼀个深奥的谜题；但在多元宇宙中，这只是碰了运⽓。
如果空间中不同的⽓泡具有不同的能量，并以不同的速率膨胀，那么星系和⾏星只会在膨胀最慢的⽓泡中形成。因此，我们平静的真空环境并不⽐我们星球的适居轨道更神秘：我们在这⾥发现⾃⼰，是因为其他⼤多数地⽅都不适合⽣命⽣存。
不管你喜不喜欢，⽬前所理解的多元宇宙假说都存在⼀个问题。尽管弦理论似乎允许存在⽆数的真空，但到⽬前为⽌，还没有⼈发现⼀个能量为⼩正值的微⼩额外维度折叠，与我们的真空⼀致。
弦理论似乎更容易产⽣负能量真空。也许弦理论并不正确，或者它的缺陷可能在于研究⼈员对它的理解不够成熟。物理学家或许还没有在弦理论中找到处理正真空能的正确⽅法。“这完全有可能，”普林斯顿⾼等研究院的物理学家塞伯格说，“这是⼀个热点问题。”或者我们的真空可能本身就随意。“流⾏的观点是，[具有正能量的]空间并不稳定，”塞伯格说，“它可能会衰变，这可能是很难理解它的物理理论的原因之⼀。
”这些研究⼈员怀疑，我们的真空不是现实的稳定状态之⼀，有⼀天它会振动进⼊⼀个更深、更稳定的⼭⾕。这样⼀来，我们的真空可能会失去或者产⽣某种粒⼦。紧密折叠的维度可以展开，甚⾄真空可能完全不再存在。“这是另⼀个选择，”哈洛说，“⼀个真正的虚⽆。”
真空的终结物理学家威腾在1982年⾸次发现了“虚⽆⽓泡”。
在研究每⼀点都有⼀个额外维蜷缩成⼀个⼩圆圈的真空时，他发现，量⼦不稳定性不可避免地会使额外维振动，有时会使圆圈缩⼩到⼀个点。威腾发现，随着维度化为乌有，它带⾛了⼀切。这种不稳定性会产⽣⼀个迅速膨胀的真空⽓泡，它镜⾯般的表⾯标志着时空本身的终结。这种微⼩维度的不稳定性⻓期以来⼀直困扰着弦理论，⼈们设计了各种各样的成分来使它们变得稳定。去年12⽉，⼏位科学家⼀起计算出了⼀个额外卷曲维度真空的寿命。
他们考虑了各种各样的把式来进⾏稳定，但发现⼤多数机制都⽆法阻⽌⽓泡的产⽣和膨胀。他们的结论与威腾⼀致：当额外维度的⼤⼩低于某个阈值时，真空⽴即坍缩。扩展了更复杂的模型的类似计算或许可以排除弦理论中低于这个维度的真空。但是，如果有了⾜够⼤的隐藏维度，真空就可以维持亿万年。这意味着理论中的虚⽆⽓泡可以与我们的宇宙很好地匹配。如果真的如此，亚⾥⼠多德可能⽐他⾃⼰以为的更正确。
⾃然或许不怎么喜欢真空，在⽆限⻓的尺度下，它可能根本什么都不喜欢。