La primera referencia que tenemos del vacío es de Pitágoras (s. VI/V adC), para quien los números son el principio ordenador del mundo material. Los números lo regulan todo, y el vacío, que sirve para separar entre sí todas las cosas, delimita igualmente la naturaleza de los números.
Paménides (s. VI/V adC) niega la existencia del vacío. Parménides descubre el ente, es decir, las cosas en cuanto son. Las cosas, antes de ser de una determinada manera, antes de ser feas o bonitas, grandes o pequeñas etc, son. Las cosas consisten en ser y fuera del ser no hay nada. El vacío sería el no ser y el no ser no existe. Para Parménides “El ser es, y no es posible que no sea. El no ser no es, y es necesario que no sea».
A continuación viene Demócrito (s. V/IV) adC), que sí admite la existencia del vacío. Las cosas están formadas por átomos y cuando las cosas mueren los átomos se mueven en el vacío para reorganizarse y formar cosas nuevas. Demócrito necesita el vacío. El mundo, dice él, se compone de átomos y de vacío.
Meliso (s. V adC) defiende la idea de Parménides y nos dice que “nada puede generarse de la nada y nada puede pasar del ser a la nada”, cuya síntesis es una frase suya que todavía perdura en el pensamiento occidental: “Ex nihilo nihil”.
Platón (s. V/IV adC) no admite el concepto del vacío que explica Demócrito porque entiende que la teoría atomista no tiene ninguna conexión con la realidad, pues se trata de algo que nadie en la naturaleza puede ver, tocar ni sentir.
Aristóteles (s. IV adC) se opone radicalmente a la existencia del vacío, pues si lo hubiera, dice, cualquier grieta sería suficienre para que se llenara enseguida de los fluidos circundantes. Tambien cree que en el vacío el movimiento se volvería problemático, pues al no existir un medio que transmita el impulso, el movil viajaría sin una dirección determinada ni tendría un lugar donde detenerse.
Tras las posiciones de Platón y de Aristóteles la idea del vacío quedará marcada durante años por connotaciones negativas que han llegado hasta nosotros, cuando el tema hay que abordarlo desde la ciencia. Pero antes de ir a la solución que nos ofrece la física cuántica es interesante recordar dos experimentos.
El primero es el experimento de Torricelli que se ilustra en la figura 1. Torricelli coloca un recipiente lleno de mercurio a la orilla del mar en el cual introduce boca abajo un tubo tambien lleno de mercurio debidamente tapado. Al quitarle el tapón el mercurio baja dejando en su parte superior un trozo vacío. Este experimento le sirve a Torricelli para medir la presión atmosférica. Pero si hablamos del vacío, ¿quién podía dudar en el siglo XVII que en la parte de arriba del tubo se había hecho el vacío? Hoy sabemos que no, porque ese espacio podía estar ocupado, por ejemplo, por un campo electromagnético.
Figura 1
Otro experimento famoso relacionado con el vacío es el experimento que propuso Casimir en 1948, que se muestra en la figura 2. En un recipiente cerrado se hace un vacío tan alto como permita la física, que es del oden 10-13 atmósferas. En su interior hay dos placa colgadas como indica la figura. Entonces se observa que después de hacer el vacío las placas se atraen, lo que indica que allí no hay un vacío absoluto. La explicación de la atracción de las placas es que tras hacer el vacío quedan allí unos campos que se aplican a las placas por sus caras externas en mayor medida que por el interior, por lo que el resultado es una fuerza de atracción entre las placas. Por lo tanto, no se ha conseguido el vacío.
Figura 2
Cuando se hace el vacío en un recipiente, despues de sacar del mismo todas las moléculas de aire lo que nos puede quedar dentro son unos campos y unas partículas más o menos erráticas. Como los campos tienen siempre asociada una partícula que tiene la propiedad de desaplazarse como una onda, resulta lo mismo hablar de campos de ondas o de partículas. Hablemos de campos. La curva de energía de un campo electromagnético es como la línea azul de la figura 3. Si consiguiéramos hacer el vacío absoluto, el valor del campo sería cero, su energía sería cero y no habría ninguna partícula. Estaríamos en el punto cero de la figura. Sin embargo, esto no es posible porque así lo exige el principio de imdeterminación de Heisenberg: la energía no puede valer cero y mantener este valor durante los instantes que necesitamos para medirla.
Figura 3
Lo que hay entonces en el interior del recipiente es lo que se llama un vacío cuántico, que es un lugar donde aparecen de forma espontánea partículas y antipartículas que se aniquilan mutuamente al cabo de un tiempo. Esto es lo que se llama una fluctuación cuántica, que da lugar a la fluctuación de energía que se indica en la figura con la línea roja. La duración de esta fluctuación puede ser más corta o más larga según que las partículas sean más o menos masivas. Como la existencia de partículas masivas deforma el espacio-tiempo, cuya energía es negativa, el balance energértico compleo de la fluctuación es nulo y el proceso puede prolongarse indefinidamente.
Por lo tanto podemos concluir diciendo que el vacío absoluto no existe, aunque sí, el vacío cuántico, representado en la figura de cabecera por los pares de partículas y antipartículas que continuamente van apareciendo y aniquilándose.
