每一種物理學理論對真空性質都有不同的理解，對於真空性質的理解和認識是極其重要的，因為真空性質是構建理論物理的基石。任何一個物理學理論體系總是從真空性質出發來建立理論體系，對真空性質的認識如同建立高層建築的地基一樣，什麼樣的地基就決定了什麼樣的建築。
基本介紹
物理實驗,觀點論述,論述總結,
物理實驗
在探測基本粒子的內部結構時，是藉助於高能粒子對撞機讓兩個基本粒子互相撞擊，把粒子擊碎後，對碎片進行分析。但是兩個高能粒子相撞，得到的不是碎片，而是更多的基本粒子。例如：在高能粒子對撞機中，一個正電子和一個反電子相撞，會發生湮滅而變成一對光子，實物粒子消失於真空；在能量很高的時候，則會產生大量的基本粒子。這表明真空不空，粒子可以從真空中產生，也可以消失於真空。
觀點論述
量子場論觀點認為物理上的真空實際上是一片不停波動的能量之海。量子場理論認為，真空並不是“真”的“空”無一物，在真空狀態下，全空間充滿各種虛粒子，只是每個場因處於基態而都不顯現出相應的粒子，整個空間都沒有實粒子存在。真空基態場被激發，則處於激發態，有正反粒子產生。量子場論描述了一個場與粒子相統一的物理圖景：全空間同時相互重疊地充滿了各種場，每種場各對應於一種粒子。電磁場對應著光子，電子場對應著電子，中微子對應著中微子場等，它們同時存在於全空間。
場的能量最低的狀態稱為基態。當某種場處於基態時，場由於不可能通過狀態變化釋放能量而無法輸出任何信號和顯現出直接的物理效應，觀測者也因此無法觀測到粒子的存在，全空間充滿各種場，只是每個場因處於基態而都不顯現出相應的粒子，整個空間都沒有可觀測的粒子（常稱為實粒子）存在。這便是物理上的“真空”。
場的能量增加稱為激發。當基態的場被激發時，它就處在能量較高的狀態，稱為激發態。場處於激發態時就產生了相應的粒子。場的不同激發態所對應的粒子數目及其運動狀態是不同的，粒子的產生和湮滅代表量子場激發和退激。由此可見，“場”是較粒子更基本的物質存在，粒子只是場處於激發態的表現。真空中儘管不存在大時空尺度下可觀測的實粒子，但在極小的時空尺度下會產生正反虛粒子對，如果外界不輸入能量，這些虛粒子對會迅速湮滅。因此，真空中不斷地有各種虛粒子對的產生、湮滅和相互轉化的現象，稱為真空漲落。
按照量子場論，相互作用存在於場之間，無論是處於基態還是處於激發態的場，都同樣地與其它場相互作用；粒子之間的相互作用來自於它們所對應的場之間的相互作用，場之間的相互作用是粒子轉化的原因。也有觀點認為真空是一種由正反粒子對組成的電中性的靜止質量為零的Bose子凝聚態。
量子場論粒子和空間的關係
4維空間和基本粒子是相互獨立的， 4維空間虛粒子 “海”的構成“真空”，從虛粒子海被激發出來的粒子為實物粒子。
弦理論的真空結構
空間和粒子的關係：弦論認為自然界的基本單元不是電子、光子、中微子和夸克之類的點狀粒子，而是很小很小的線狀的“弦”（包括有端點的“開弦”和圈狀的“閉弦”或閉合弦），弦的不同振動和運動就產生出各種不同的基本粒子。這樣的弦可以在任何時刻在任何空間任何地方自由振動，捲縮的空間對弦的可能振動模式將產生深刻的影響，額外維度的幾何決定著我們在尋常三維空間展開空間裡觀察到的那些粒子的基本物理屬性，如質量、電荷等。10維空間和弦是相互獨立的個體，空間結構影響弦的振動模式，通俗地講多維空間是承載弦的容器。
真空場理論真空結構
真空統一場理論認為不能先驗地假定真空的性質。根據實驗對真空的認識只能得到這樣的結論：真空不空；真空在未受到擾動時沒有可觀測性；受激發的真空會產生粒子。由於目前對真空內部結構無法獲得實驗的直接支持，因此在沒有獲得實驗支持前提下預先認定真空“是一片不停波動的能量之海”僅只是一種推測， 因為空認識的困難在於：平直真空的性質對於實驗而言，沒有可觀測性。這類似於一個先天的盲人想要想正確地理解顏色的概念一樣。具體困難如下
困難1：真空不空，存在物質，這種物質應該是一種最為原始的物質，由於沒有可觀測性，在該物質上無法定義測度。換言之，平直真空上既不能定義時間，也無法定義空間。時空只能定義在形變的真空場之上。
困難2：真空不應該具有動力學特性，例如：質量、慣性等；動力學特性來自於對巨觀物體的觀測，而真空無可觀測性，因而，用巨觀物理學的性質解釋更基本的性質如同用分子的性質解釋原子性質一樣，是不合理的（可以存在某種基本的共性），只能用原子的性質來解釋分子性質。兩者之間不滿足充分必要條件。
困難4：真空物質的存在不可避免引入了一個絕對參照系，而絕對參照系的存在會使回到牛頓經典力學後期以太存在的時代。
如何更客觀的認識真空呢？粒子物理實驗證實粒子可以消失於真空也可以從真空中產生。如果真空的性質和現有物理學沒有任何相關性，那么很難想像今天的物理學從何而來，物理學不可能無中生有。因而可以謹慎推論真空應該存在某種和巨觀物理性質相似的更基本的性質。我們把真空的這種更基本的性質作為真空場理論的基本假設，並以此為出發點可以為客觀的加深對真空的認識。
是什麼原因使得真空中的這些物質能夠產生出千變萬化，紛繁複雜的大千世呢？超大真空統一場理論的基本考慮是：真空物質是可以形變的，這是真空物質應該具有的最基本的性質，否則物理學無從談起。由於真空物質統稱為真空場，該理論的所有的研究都是基於真空形變後的基礎之上。眾所周知，我們生活的世界是三維空間。把真空不空這一基本事實結合起來，那么真空場形變後應具有三維特性，這是最簡單最直接的推論。整個可觀測的宇宙中都應該有這種場。由諾特爾（Noether）定理我們知道：時空平移不變性導致能量動量守恆，空間各向同性導致角動量守恆。這表明真空具有的均勻性和連續性及各向同性的性質。和數學不一樣，物理意義上的無限切分總存在一種能保持原有性質的最小的物質單元，於是該理論給出第一條假設
基於高能物理實驗，粒子可以從真空中產生，也可以消失於真空。超大真空統一場理論認為真空物質應該可以形變，如果不可以形變，粒子從何產生又如何消失於真空呢？考慮一個未形變的場基本單元，沿某一方向發生形變時，點O變為O'，如圖1所示，產生一個波動，該方向就波運動的方向，該指向構成1維，由正坐標軸（拉伸區）和反坐標軸（壓縮區）構成。與此同時，O'會拉伸周圍的場質，與坐標軸垂直的圓盤形變數最大，這一圓盤就構成與之垂直的坐標平面，該圓盤和軸具有軸對稱關係。如果此時還存在任意的一個場形變，則應變按平行四邊形定則進行疊加，疊加後圓盤就是非均勻形變，軸對稱破缺，存在一個新的指向，兩個指向確定了一個新的平面，這個平面就是一個二維面，其波動指向在該平面內；當又存在一個新的應變時，如果該形變不在該二維面上，那么波動指向就會超出該平面內，其運動軌跡在一個體積內。為什麼不出現第四個維度，這是因為任意方向的疊加的應變都可以通過平行四邊形法則被三個維度分解，不需要第四個維度，上帝是節儉的。一基本單元疊加多種場形變，最終會疊加出三個相互正交應變最強的三個維度，這就是場基本單元的三個維度。如果在某一區域記憶體在應變疊加，那么巨觀地表現出來該空間存在三個維度。在此基礎上可以得到第二條基本假設
場基本單元應變疊加出現維度效應
場基本單元應變疊加出現維度效應假設Ⅱ真空場基本單元 形變後才顯出三維特性。維度指向由應變確定，維度間具有獨立性。
這裡的真空場基本單元粘接構成，因而具有顆粒性，每一個基本單元被視為坐標空間中的一個點，用ξ表示。同一個場基本單元上，可以重疊地存在三類(σ1, σ2, σ3)場形變，該點空間的場函式為
，i=1,2,3（三維空間）。進一步考慮真空場，如果有形變，真空物質不可能被壓縮到無限小，也不可能拉伸到無限大，於是得出第三條假設
當一種物質形變之後，再形變就會變得相對更困難，於是我們在假設Ⅰ的基礎上給出第Ⅳ條基本假設
假設Ⅳ真空場的形變會降低其傳播能力。
粒子和空間的關係：該理論認為基本粒子和四種力場、時空等萬事萬物都是真空場不同形變模式的產物，實物粒子和真空是一體的，如同水中的漩渦與水是一體的。
