目次 真空の程度 分子の運動と真空度 真空の利用 何ものも存在しない空間。例えば仏教的な概念系の中では，空間概念に相当する虚空 ākāśaはむしろ真空である。もちろんそれは真空のことばが運びがちな科学的な文脈での意味とは無縁であるが，虚空とは，事物が生起し，運動するための空間的余地という意味合いを含んでいる。その意味では，現実のこの世からは一歩退いた無為の（つまり人間とのかかわりを直接的にはもたない）領域に属するといえる。機能的にはよく似たとらえ方がギリシアの原子論にある。デモクリトス，エピクロス，ルクレティウスという系譜をたどる西洋古代の原子論では，物質は究極的に，それ以上分けることのできない粒子（原子＝アトム）にまで分割できるが，その最終的な物質単位は，論理的に，離散的な存在である（もし離散的でなく，連続的ならば，さらに分割が可能なはずであって，そのことは，原子の定義に反する）から，原子と原子との間には，もはや，いかなる物質も存在しない空虚な空間が存在しなければならない。それはmē onとかkenonとかいわれたが，いずれも（物質的）存在の否定という意味をもつことばである。
〈存在の否定〉が存在するというのは本来撞着であるという議論も一つの根拠となって，古代ギリシアでは，真空の存在は，原子論者を除くと，一般には強く否定される傾向が強かった。しかしその根拠は上のような〈論理的〉性格のものだけではない。むしろ，現実の経験世界において，自然現象はいかなる場合にも，真空の出現に反対するように進行するという〈事実的〉根拠が，真空の存在の否定を支えていた。一般には〈真空嫌悪horror vacui〉と表現される。この考え方に立つと，すべての運動は何らかの物質的媒体の中で起こることが保証される。したがって，慣性的運動の説明にも，媒体の存在が不可欠の要因となる。プラトンに帰されている〈アンティペリスタシスantiperistasis〉という慣性運動に与えられた説明は，直接運動力が作用していないように見える（こぎ終わった）ボートの運動を巧みに処理している。最後のひとこぎでボートは進むが，そのとき，今まで存在していた場所にボートは存在しなくなる。そこには存在の否定つまり真空が生まれかかる。それを否定しよう（真空嫌悪）として，水がその空隙を満たす。その勢いでボートはさらに先へ押しやられるというわけである。6世紀，ビザンティンのアリストテレス注釈者フィロポノスは，原理的には真空中の運動を認める立論を行っている点で注目されるが，西洋では古代中世を通じ，論理的に真空の存在を認めざるを得なかった原子論者（原子が動く余地のためにも，原子論は真空を肯定する）を除くと，真空は許されないものと考えられ続けた。
近代に原子論が復活すると，理論上は真空の否定は保ち得なくなる。デカルトのように，世界の充満plenumを主張するために，原子論に実質上はかなり近づきながら，最終的には否定せざるを得なかった人物の存在も目だつが，近代初期に起こった一つの大きな変化は，真空の存在を認めるための実験的な成果が生まれたことである。もともと，1世紀に活躍したアレクサンドリアのヘロンは，さまざまな気体機械装置を考案して，実際上真空（もしくは真空嫌悪という自然の習性）を利用していたが，17世紀に入ってまずガリレイは，自然がほんとうに真空を嫌悪するならば，なぜポンプの水は約10m以上は上がらないのかという疑問を立てた。ガリレイの晩年彼の秘書として働き，そのアイデアを受け継いだE.トリチェリは，ガリレイの死の翌年の1643年に，一方をふさいだガラス管に水銀を入れ，水銀槽の中に倒立させると，ほぼ76cmの高さに水銀柱が保たれること，また，ガラス管の上部には，何も存在しない部分ができること，さらに水銀柱の高さは日々かすかではあるが変化することなどを発見した。ガラス管の上部にできた空虚な部分を，真の〈真空〉とは認めず，そこには何らかの物質が存在し，あるいは何ものかが水銀柱をつり上げているという批判的解釈も多かったが，現在からみると，この部分こそ，人間が意図的に確認した最初の真空だったといえよう。それを〈トリチェリの真空〉と呼ぶ。この直後，フランスではB.パスカルが（義兄ペリエに依頼して）有名なピュイ・ド・ドームの実験を行って（1648），真空と大気圧の研究成果を確認している。17世紀中葉流行となったこのような真空実験で，もっとも著名なのはドイツのO.vonゲーリケによるそれだろう。〈マクデブルクの半球〉と呼ばれるこの実験では，金属製の半球を合わせて作った球の内部の空気を，みずから発明した真空ポンプで抜き，その両半球にそれぞれ馬をつないで引っ張らせた。1657年のことである。もちろんこの段階では，真空といっても，作られる真空状態は単に低密度であるというにとどまった。現在でも真の真空という状態は作り出し得ないが，それ以降，真空技術の進歩によって，きわめて高度な低密度状態が実現されている。ちなみに，J.ワットの蒸気機関の前身であるパパンのそれは，むしろ真空機関と呼ぶべきものである。村上 陽一郎
真空の程度 物理学では，場の理論の登場以降，電磁場や重力場をはじめとするすべての場が真空中に存在することが明らかになった。またディラックの電子論では，真空は負のエネルギー準位の電子で満たされた状態であるとされた（空孔理論 ）。さらに場の量子論によって素粒子の生成消滅も真空中の場によって記述されるようになった。すなわち，ここでいう真空とは形而上学的な概念における真空とは明らかに異質のものである。
現代の物理学的自然像では，真空は簡単にいうと，物質と光（エネルギー）の存在を見つけることができないような空間である。とはいっても永久に何もない（見つけることができない）空間は自然科学の対象にはならない。そこで，短時間の観測では何もなくとも，突然，素粒子またはエネルギーが出現するような空間を極限真空と考える。宇宙の真空は物質粒子は含まれていなくても，光，X線，γ線，マイクロ波その他の放射線（宇宙線）が豊富に含まれているといってよい。極限真空に近づくのを真空度がよくなる，または高くなるという。地上でもっともよい真空を作るには，ステンレス鋼またはアルミニウム合金などの金属で気密容器を作り，真空ポンプ で容器内の気体をできるだけ完全に排除してから，容器壁全体を液体ヘリウムなどを使って極低温に冷却する。絶対0度近くではすべての気体を容器内壁面に凝結させて空間には戻らないようにすることができるのである。このようにして得られる真空は宇宙空間に実在するとくによい真空と同等と考えられる。
科学実験や工業技術では真空中で何かを行うので，cmまたはmの単位で測るような大きさの空間の真空を問題にする。この場合，例えば真空放電，真空パックの名で呼ばれていても，その空間には気体の分子や原子が存在し，気体が圧力の低い（言い換えれば低密度の）状態になっているという意味合いのほうが強い。またこのとき，その空間内の気体の状態に着目すると，真空室の内部に残っている気体が熱分子運動だけを行っている場合と，蛍光灯の内部などのように気体の一部が電子の衝突や放射線（紫外線，X線，γ線，その他の宇宙線）を受けて電離しイオンになっている場合とを考えることができ，前者を熱真空，後者をプラズマ真空と呼ぶことがある。
さて，前述のように，実用上は真空とは高い減圧状態を意味し，この減圧の程度，すなわち真空の程度を真空度degree of vacuumという。トリチェリ，パスカル以来，真空度は空間に残っている気体の圧力で表す習慣がある。有名なトリチェリの実験では，大気圧がほぼ760mmの水銀柱を支えることがわかり，その水銀柱の上の管の中の空間は真空と考えられた。大気圧を基準にすれば，およそ－760mmHgがほぼ完全な真空というわけである。現代では，気体の圧力の単位としてMKS単位のPa（1 Pa＝1N/m2 ）が用いられるが，真空度をPaで表せば，大気圧の変化とは無関係になる。真空度をPa単位で表すことは，1960年代からしだいに国際的になってきたが，以前から使われていたトル（トリチェリにちなむ。記号Torr），mb，mmHgなどの単位も併用されている（1 Pa＝10⁻2 mb≒7.5×10⁻3 Torr≒7.5×10⁻3 mmHg）。
分子の運動と真空度 25℃，1atm（101.3kPa）の空気は窒素，酸素，水蒸気，炭酸ガス，アルゴンなどの気体分子（それぞれの直径は～10⁻1 0 m）を1m3 の中におよそ2.5×102 5 個含んでおり，それぞれの分子は平均～7×10⁻8 mの直線飛行をした後，互いに衝突して運動の向きを変えている（分子が一つの分子に衝突してから次に衝突するまでに飛行する平均の距離を平均自由行路 という）。平均の飛行の速さは，それぞれの分子の質量m と，気体の絶対温度T で定まり，気体分子運動論 によると，平衡状態での圧力p は，p ＝（1/3）mn 〈v 2 〉で表される。ここで，n は単位体積中の分子数，〈v 2 〉は分子速度の2乗の平均値である。大気圧は気体分子が地球の引力で引き寄せられて生ずるものであり，したがって上空ではしだいに希薄（単位体積中の分子数が減る）で真空に近づき，200kmの上空ではおよそ10⁻4 Pa，1000km上空ではおよそ10⁻9 Paとなる。このような圧力の下では気体分子の平均自由行路は，それぞれ～50m，～106 mというような大きな値になる（このくらいになると引力による曲りも測れる）。すなわちその中では分子間の衝突はほとんど起こらず，気体のふるまいも大気圧付近のようすとはまったく異なる状態となり，流体（連続体）のようには扱えなくなる。一般に10⁻7 Pa程度より小さい値を示す真空を超高真空というが，このようによい真空では，気体の圧力は測れないし，測定する意義もない。測れるのは気体分子の数密度，飛行の速さ，飛行の方向，分子の種類などである。地上の実験室でも，10⁻1 1 Paを作り測ることができるけれども，そのときのPaはもはや圧力の意味ではなく，分子数密度の概略の値を示しているものと考えるべきである。プラズマ真空の場合には，イオン，光その他の放射線も真空の成分であり，そのような真空を精密に表すには，多種多様の測定器とコンピューターが用いられる。真空計
真空の利用 真空度を大きくしていくに従って，圧力の減少・酸化の遅れ（105 ～102 Pa），蒸発散失の促進（103 ～10⁻1 Pa），気体分子相互の衝突がまれになる（10⁻1 ～10⁻3 Pa），気体不純物がなくなる（10⁻3 ～10⁻7 Pa），空間にも内壁面にも不純物がなくなる（10⁻7 ～10⁻1 1 Pa）といった特徴的な変化が起こる。熱真空の利用とはこれらの特徴を利用することである。例えば身近な例でいえば真空パックは酸化が遅れることを利用しており，魔法瓶は分子間の衝突が減って熱の伝達が悪くなることを利用したものである。しかし現在工業上，真空利用のもっとも主要なものは，半導体集積回路で代表されるエレクトロニクス材料と部品の製造である。超高純度シリコンの製造や，超LSIの微細加工などがその例である。この場合，望みどおりの原子を，設計したとおりに並べることが，材料製造と加工上のもっとも重要な技術であり，このためには，空間にも内壁面にも不純物がなくなる10⁻7 ～10⁻1 1 Paの超高真空中で作業を行う必要がある。そのための真空装置は，空間に不純物気体原子がないということはもちろんであるが，真空容器の内壁から出てくる不純物原子もないことが要求される。プラズマ真空の場合は，真空内の放電や真空中を流れる電子やイオンのビームを利用しての材料の加工などに利用されている。熱真空およびプラズマ真空の代表的な応用については表を参照されたい。なお，前述のように宇宙空間は真空度の高い空間であり，宇宙船を利用した真空実験も試みられている。林 主税
に比例する。例えば，室温25℃，1atmでは空気のそれぞれの分子はおおよそ500m/sで飛んでいることになる。気体の示す圧力は，このように飛び回っている気体の分子が，壁に衝突して壁を押す力の総和を単位面積について計算したものに等しく，