Tyhjiö
Kvanttimekaniikan mukaan jopa ideaalinen tyhjiö, jossa ainetta ei olisi lainkaan, ei käytännössä pysyisi tyhjänä. Eräs syy on, että tyhjiötä rajaavat seinämät lähettävät aina mustan kappaleen säteilyä. Perustavanlaatuisempi syy on kuitenkin kvanttimekaniikan teoria, jonka mukaan tyhjiöenergia ei koskaan voi olla tarkalleen nolla. Alinta mahdollista energiatilaa kutsutaan nollapiste-energiaksi, ja se koostuu hyvin lyhytikäisten virtuaalisten hiukkasten puurosta. Tätä kutsutaan kvanttifluktuaatioksi. Tämä fluktuaatio voidaan yhdistää ns. kosmologiseen vakioon. Kvanttimekaanisella tyhjiöllä eli vakuumilla, joka on vakuumitilaksi kutsuttava kvanttitila, tarkoitetaan siten energian teoreettista minimiä, ei totaalisen tyhjää.
Kvanttimekaniikan historia
Ensimmäinen kvanttimekaniikkaan ja samalla kvanttikemiaan viittaava havainto tehtiin vuonna 1838, jolloin Michael Faraday löysi katodisäteet. Gustav Kirchhoff todisti epäsuorasti väitteen mustan kappaleen säteilystä vuonna 1859. Samana vuonna James Clerk Maxwell kiinnitti huomiota siihen, että useiden aineiden ominaislämpökapasiteetti pienenee alhaisissa lämpötiloissa, vaikka tunnettujen teorioiden mukaan sen olisi pitänyt pysyä vakiona. Hän arveli jo tuolloin, että tämä hänen "vapausasteiden jäätymiseksi" kutsumansa ilmiö saattaisi osoittautua ongelmaksi, johon klassinen fysiikka kaatuu. Ludwig Boltzmann ehdotti vuonna 1877, että fysikaalisen systeemin energiatilat voivat olla epäjatkuvia.