在經典物理裏，自由空間（）是電磁理論的一種概念，指的是一種理論的完美真空，不含有任何物質的真空。有時候，自由空間又稱為自由空間真空，或經典真空。自由空間可以恰當地被視為一種參考介質。
許多國際單位制的單位，像安培（1948年至2018年的定義）或公尺，其定義都是建立於以自由空間為參考介質的測量值。由於實驗室所使用的參考介質並不是自由空間，實驗室得到的測量值必須經過修正，才能成為以自由空間為參考介質的測量值：
:\mu_0\ \stackrel{def}{=}\ 4\pi \times 10^{ - 7} \approx 1.2566370614...\ \times\ 10^{-6} \,\! [H/m] （［亨利／公尺］）或 [N/A2] （［牛頓／安培2］）、
:c_0\ \stackrel{def}{=}\ 299 792 458\,\! [m/sec] （［公尺／秒］）。
根據這些定義值，\varepsilon_0\,\! 的定義值也是精確值。
真空的本質
物理學家時常會用術語「真空」來指稱幾種不同的狀態。其中一種狀態是完美真空。有時候，物理學家會討論在完美真空裏所得到的理想實驗結果。這不是真正實驗可以得到的結果，而是想像出來會得到的理想結果。採用這種用法時，物理學家簡明扼要地稱呼完美真空為經典真空或自由空間。實際而言，完美真空是不可能實現的！術語「部分真空」指的是真正能夠實現的不完美真空。在可實現真空與自由空間兩者之間，這提示了一個重要的分歧點，那就是，非零值壓強。
但是，在現代物理學裏，真空只是一種簡單、空無一物的空間這經典概念，已被量子真空（）的概念所取代。這動作將自由空間與實際真空（量子真空）分離的更遠：真空態（）並不是空蕩蕩的一無所有！量子真空可以簡略地定義為：
量子真空"決不是一種簡單的空無一物的空間"。再重複一遍，"將任何物理真空視為絕對空無一物的空間是個特大的錯誤"。根據量子力學，真空並不是真正的空無所有，而是含有瞬時的電磁波和虛粒子突然地出現或消失。從這些短暫的事件，可以觀察到卡西米爾效應、自發射（）、蘭姆位移等等重要的物理現象。對這些問題有濃厚興趣，欲想進一步探索量子真空的各種物理行為的讀者，可以閱讀 的書《》或 新近發表的書《》。
量子真空到底是甚麼？很遺憾地，這最基本的問題，到今天仍舊尚未成定論。物理學家 這樣說：
例如，一個粒子的存在與否，與觀察者的重力態有密切關係。這是盎魯效應的一個重要物理行為。關於量子真空在膨脹宇宙中所扮演的角色，物理學家提出很多推測，請參閱條目真空 (宇宙學)（）。還有，量子真空會顯示出自發對稱性破缺。
實驗室實現的自由空間
在這裡，「實現」指的是將「自由空間」這概念約化為實習（），或實驗具體化，例如，成為實驗室裡製備的「部份真空」。甚麼是自由空間的操作定義？雖然，從理論而言，與絕對零度所面對的狀況類似，自由空間是無法達成的，很多國際單位制的單位都是參考自由空間的性質設定的。因此，實驗者必須估計對於實際測量值所需要的修正。例如，對於部分真空的非零壓強所做的修正。對於在實驗室取得關於自由空間的測量值（例如，部分真空），國際度量衡委員會特別告誡：
實際而言，最新的技術可以在實驗室裡製備出相當好的真空，稱為超高真空（）。到現在為止，對於實驗室裡製備出的真空，可測量到的最低壓強大約為 10−11 [Pa] ［帕斯卡］ 。
外太空實現的自由空間
虛無縹緲的外太空含有非常稀少的物質。儘管只是部分真空，外太空的壓強大約為 10 [pPa] （1×10−11 ［帕斯卡］）。稍加比較，地球海平面的壓強大約為 101 [kPa] （1×105 ［帕斯卡］）。當然，星際太空的物質分布並不均勻。銀河系的氫原子密度大約為 1 ［原子／公分3］。宇宙終究會連續膨脹，還是會縮塌？決定這最後命運的臨界密度估計為 3 ［原子／千公升］。在外太空的部分真空裏，有稀少的物質（大多是氫原子）、宇宙塵和宇宙線雜訊（）。除此以外，還有溫度為 2.725 K 的宇宙微波背景輻射，意味著光子密度為 400 ［光子／公分3］。
因為行星際物質和星際物質的密度超小，在許多應用領域裏，可以將行星際區域和星際區域視為自由空間。這動作所帶入的誤差微乎其微。
关键知识点
现实中根本不存在绝对的自由空间，宇宙里哪怕是星际空间也有少量气体分子和宇宙射线，这个概念只是为了简化物理问题。
早期物理学家曾用"以太"来解释关的传播，而"自由空间"的提出正是为了替代"以太"这一不存在的介质。
常用点
光学电磁学里用的最多比如关在自由空间中的传播速度就是光速c(3 × 108米/秒),这是光速的最大值
天线设计：工程师在计算天线辐射时会假设信号在自由空间中传播。
卫星通信：地面与卫星之间的信号传输就是以自由空间为模型进行损耗计算的。
雷达测距：雷达的距离公式也是基于电磁波在自由空间中的传播速度推导的。
和"真空"的区别
日常说的真空只是没有空气，而自由空间是"彻底无一物+无任何场"，是比普通真空更极致的假设
物理真空：在量子场论中真空并非“空无以物”而是充满了虚粒子和量子涨落。
自由空间：是一个更理想化的模型，完全排除了物质，场和量子效应是电磁学中的基础假设。
參考文獻
參閱
*大霹靂理論
*宇宙學
- 虛粒子
- 狄拉克之海
*近場和遠場（）
*均勻介質（）
外部連結
*美國國家標準和科技學院網頁：[http://physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html 基本物理常數]
*關於自由空間的一篇精采的討論：
Vacuum#In electromagnetism
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