En physique, le vide est l'absence de toute matière. Le vide absolu est donc un milieu statistiquement sans particules élémentaires. Un espace dans lequel les molécules sont fortement raréfiées peut donc être retenu comme une première définition du vide approximatif. Ainsi, il suffit d’utiliser une pompe à vide pour extraire l’air d'une enceinte étanche pour y . La qualité du vide est alors définie par la pression d'air résiduelle, généralement exprimée en pascal, en millibar ou en torr. Seul un vide partiel peut être atteint avec un tel processus, quelle que soit la température.
Le vide en astronomie se rencontre dans l'espace entre les corps célestes, ce que l'on nomme « espace ».
Une pression de l'ordre de est appelée ultravideULTRAVIDE - Encyclopædia Universalis., ce qui, aux températures usuelles (300 K), correspond à une densité de l'ordre d'une dizaine de millions de molécules par centimètre cube. Par comparaison, la densité au sein des gaz interstellaires est de l'ordre de par centimètre cube..
La notion de vide s'entend couramment comme l'absence de toute particule, et chez bien des physiciens, au cours de l'histoire, cette absence est compatible avec l'existence d'un éther qui, emplissant imperceptiblement l'espace et les corps, permet la transmission de la lumière et des forces agissant à distance. Depuis la relativité générale, la notion de champ a avantageusement remplacé celle d'éther. Par contre la physique quantique a ajouté quelques complications à la notion de vide, avec les fluctuations du vide, ou encore avec la notion de faux vide.
Histoire vignette|Expérience des hémisphères de Magdebourg revisitée, Herbert Hall Turner, Voyage in Space, 1913.
Historiquement, l'existence d'un vide a donné lieu à de nombreux débats. Les philosophes grecs antiques ont débattu de l'existence d'un vide dans le contexte de l'atomisme qui posait le vide et les atomes comme éléments explicatifs fondamentaux de la physique. À la suite de Platon, même le concept abstrait d'un vide sans caractéristiques faisait face à un scepticisme considérable : il ne pouvait pas être appréhendé par les sens, il ne pouvait pas, lui-même, fournir un pouvoir explicatif supplémentaire au-delà du volume physique avec lequel il était proportionnel et, par définition, était tout à fait littéralement rien du tout, ce qui ne peut pas être dit de quelque chose qui existe. Aristote a cru qu'aucun vide ne pouvait se produire naturellement, car le continuum de matériau environnant plus dense comblerait immédiatement toute rareté qui pourrait donner lieu à un vide.
Le vide atomiste
Vers -500 avant notre ère, Leucippe émet l'idée que la matière est composée d'unités fondamentales indivisibles, les atomes, du grec atomos qui veut dire insécable, et l'idée d'un espace vide au sein duquel les atomes peuvent évoluer.. En -440, à la suite de Leucippe, son disciple Démocrite développe l'idée d'un univers de taille infinie et constitué d'espace vide habité par des particules solides et indivisibles, de formes et tailles différentes, toutes en mouvement. Il fonde la théorie atomiste qui sera ensuite intégrée à l'épicurisme.. Vers -400, à la suite de l'énoncé des paradoxes de Zénon d'Élée, plusieurs penseurs grecs en viennent à réfuter la notion de vide, dont Empédocle (« tout est plein »), Platon (quoique de façon ambiguëCharles Mugler, Le Kenòn de Platon, Revue des Études Grecques, 1967 (80-379-383), pp. 210-219.) et surtout Aristote. Commence alors à émerger la conception que l'espace n'est pas vide, qu'il serait baigné d'une substance informe, l'éther, qui s'ajoute aux 4 autres éléments.. L'idée aristotélicienne de l'horror vacui () va occuper tout le Moyen Âge.. Épicure (-342 à -270) puis Lucrèce (-98 à -55) reprennent les idées de Démocrite, affirmant l'existence du vide qui serait nécessaire au déplacement des atomesÉpicure, lettre à Hérodote, 43-44.. Vers -70 avant notre ère, Lucrèce, vulgarisateur de l'atomisme, décrit la nécessité du vide dans son poème De la nature des choses et la pluralité des mondes..
Réfutation aristotélicienne du vide Aristote (-384 à -322) réfute l'idée du vide dans les chapitres 8 (Du mouvement) et 9 (Du vide en l'absence de mouvement) du Livre IV de sa Physique. Tout corps pesant qui tombe possède, selon lui, une certaine vitesse, déterminée par la nature, et que l'on ne peut ni accroître ni diminuer, si ce n'est en usant de la violence ou en lui opposant une résistance. De manière erronée, il suppose qu'un mobile dix fois plus lourd qu'un autre se meut dix fois plus vite et tombe dès lors dix fois plus rapidement.
D'autre part, observant la difficulté qu'un mobile éprouve à se mouvoir dans un milieu dense, Aristote postule que la vitesse dans l'air par rapport à la vitesse dans l'eau est dans le rapport inverse de leurs densités. Si l'eau est dix fois plus dense que l'air, un même corps pesant descendra dans l'air dix fois plus vite que dans l'eauGalileo Galilei. Les nouvelles pensées de Galilei, Pierre Rocolet, 1639. Lire en ligne.. Si le vide pouvait exister, la subtilité de celui-ci surpasserait de manière infinie celle de tout autre milieu, le mouvement se ferait instantanément, ce qui est impossible. Par conséquent, en vertu de l'existence du mouvement, il est, selon Aristote, impossible qu'il y ait du videKoyré A. Le De Motu Gravium de Galilée. De l'expérience imaginaire et de son abus.. In: Revue d'histoire des sciences et de leurs applications, tome 13, , 1960. . Lire en ligne.. Il va jusqu'à dire qu'il n'y a pas de raison pour qu'un corps en mouvement (dans le vide) s'arrête quelque part, « Ετι ουδείς αν ϊγο ειπείν δια τί κινηθεν υτήσεταί που », échouant par là, peut-être de peu, à découvrir l'inertie. Ceci et d'autres choix malheureux, Aristote placé aux nues par ses successeurs, engageront la science dans une impasse qui durera jusqu'à GaliléeMugler Charles. Archimède répliquant à Aristote. In: Revue des Études Grecques, tome 64, fascicule 299-301, janvier-juin 1951. . Lire en ligne. qui battra toutes ces assertions en brèche.
Expérimentation du vide vignette|La pompe à bras réduit la pression atmosphérique dans la chambre de la pompe. La pression atmosphérique s'étend vers le bas dans le puits et force l'eau dans la colonne pour équilibrer la pression réduite. Les pompes à bras hors terre ne sont efficaces que jusqu'à une profondeur d'environ en raison du poids de la colonne d'eau équilibrant la pression atmosphérique.
L'invention de la pompe à piston est la conséquence des recherches menées par Ctésibios au à Alexandrie. Les efforts qu'il entreprend dans la réalisation de son orgue hydraulique le mènent à inventer le piston, au cœur de nombreuses machines hydrauliques et notamment des pompes. Des systèmes de pompe sont décrits par Philon, que l'on considère comme le continuateur de Ctésibios, par Vitruve (machina Ctesibica) et Héron d'Alexandrie.
Ce qui n'était souvent qu'un objet de curiosité pour les Grecs sera mis en pratique par les Romains, notamment dans les mines pour réaliser l'exhaure. Les pompes aspirantes élèvent l'eau par succion en créant une chute de pression entre le niveau d'eau dans le tuyau et la surface inférieure du piston. Un clapet anti-retour placé sur le piston impose à l'eau de circuler dans un seul sens et permet de répéter l'opération de pompage. La hauteur à laquelle cette pompe peut élever l'eau dépend de la différence entre la pression à la surface libre de l'eau et la pression plus basse créée dans le tuyau par le mécanisme de la pompe. La limite théorique est donc la différence entre la pression atmosphérique et un vide parfait, ce qui élèverait l'eau à , comme l'établit Evangelista Torricelli, élève de Galilée, en . Il répondait au problème que lui avaient posé les fontainiers de Florence qui s'acharnaient depuis plusieurs années, sans résultat, à aspirer l'eau de l'Arno à plus de trente-deux pieds de hauteur (). Par son expertise, il venait par ailleurs de mettre en évidence, le vide physique, la pression atmosphérique et d'inventer le baromètre.
vignette|100px|gauche|Baromètre à mercure d'Evangelista Torricelli, l'un des premiers vides soutenus dans un laboratoire.
Galilée (1564-1642) s'intéressait au vide comme à un milieu limite plutôt qu'à la réalité d'un absolu du vide, c'est-à-dire au milieu expérimental relativement vide dans lequel on s'approche des conditions « idéales » d'étude de la pesanteur terrestre affectant les corps indépendamment de leur densité et égalisant leur temps de chute loin de tout facteur particularisant : « on voit donc que la question du vide constitue pour le savant italien une condition de pureté à laquelle on tend en raisonnant à la limite (à partir d'expériences de ralentissement en divers milieux) sans parvenir dans l'absoluBernhardt Jean. La question du vide chez Hobbes. In: Revue d'histoire des sciences, tome 46, , 1993. . Lire en ligne. ». Galilée était d'autre part bien familiarisé avec la pesanteur de l'air et enseigne dans ses Dialogues deux moyens de la démontrer et de la mesurer, mais il n'est pas allé plus loin et l'honneur de découvrir la pression de l'atmosphère était réservé à son disciple Torricelli.
Le problème du vide a été illustré de 1640 à 1648 environ par les noms de Gasparo Berti, Evangelista Torricelli (1608-1647), Marin Mersenne, Blaise Pascal (en association avec Gilles Personne de Roberval)
En 1643, Torricelli a donc cette idée que cette force qui soutient les fluides au-dessus de leur niveau dans les tuyaux privés d'air ne peut être que la colonne atmosphérique qui pèse sur leur surface extérieure. Ce principe adopté, il en conclut qu'un fluide plus pesant que l'eau ne s'élèverait pas à et que la hauteur qu'il pourrait atteindre serait en raison inverse de son poids, comparé à celui de l'eau. Ainsi le mercure étant à peu près 14 fois plus lourd que l'eau, il ne doit s'élever qu'à la quatorzième partie de , c'est-à-dire à . Torricelli prend en conséquence un tube de verre de plusieurs pieds de longueur, fermé hermétiquement à l'un de ses bouts, il le remplit de mercure et le renverse ensuite en bouchant l'ouverture avec un doigt. Ayant plongé cette partie du tube dans un vase plein de mercure, il retire son doigt. L'événement justifia sa conjecture, le mercure contenu dans le tube descendit jusqu'à ce qu'il n'en restât plus qu'une colonne d'une hauteur d'à peu près au-dessus de la surface du mercure qui se trouvait dans le vaseDictionnaire des sciences mathématiques pures et appliquées, Volume 1. Chez L. Hachette, Libraire de l'Université, 1845. Lire en ligne..
vignette|Florin Périer mesurant la hauteur du tube de Torricelli sur le puy de Dôme.
Cette expérience est répétée par Marin Mersenne en 1644. Blaise Pascal publie un traité : Expériences nouvelles touchant le vide en 1647. Il détermine son beau frère Florin Périer à exécuter l'expérience du puy de Dôme dans laquelle on trouva que la hauteur de la colonne de mercure soutenue dans le tube de Torricelli variait suivant l'altitude. Par ce moyen, il ne fut plus permis de douter que ce fût la pesanteur de l'atmosphère qui tînt la colonne de mercure en équilibre, puisqu'en s'élevant dans l'air et en rendant ainsi la colonne atmosphérique plus courte et par conséquent moins pesante, celle de mercure diminuait en même temps.
Vacuistes contre plénistes