Вакуум никогда не пуст — в нём постоянно рождаются и аннигилируют виртуальные частицы.

Квантовая механика описывает вакуум совсем не так, как мы себе его представляем. Согласно принципу неопределённости Гейзенберга, на микроскопических масштабах время и энергия связаны соотношением неопределённости: чем короче временной интервал, тем больше может быть флуктуация энергии. Это означает, что в вакууме постоянно возникают виртуальные пары частиц и античастиц, которые существуют ничтожно долго (около 10⁻²¹ секунды) и почти сразу аннигилируют, возвращая заимствованную энергию обратно квантовому полю. Эффект Казимира, предсказанный голландским физиком Хендриком Казимиром в 1948 году и экспериментально подтверждённый в 1997 году группой Стива Ламоро в университете Падуи, служит наглядным доказательством реальности виртуальных частиц. Когда две незаряженные металлические пластины располагают на расстоянии в несколько микронов, между ними возникает притягивающая сила. Физически это объясняется тем, что виртуальные частицы между пластинами «давят» на них слабее, чем те же частицы снаружи, где им доступно больше пространства. Разница давлений приводит к притяжению пластин — даже в совершенно пустом пространстве. Виртуальные частицы влияют на множество квантовых процессов. Они отвечают за аномальный магнитный момент электрона, согласуя теорию с экспериментом с точностью до одной десятимиллиардной доли. В космологии виртуальные частицы связывают с излучением Хокинга — процессом, при котором чёрные дыры теряют массу из-за рождения виртуальных пар на их горизонте событий.