Idéen om vakuum, eller tomhet som den ble kalt i antikken, kom ikke opprinnelig fra betraktninger om luft og jordens atmosfære, men snarere fra naturfilosofiske spekulasjoner om naturen til Kosmos, som forut for å oppdage forholdet mellom tomrom og luft . Presokratiske filosofer som begynte med Thales, betraktet ingenting eller ble ugyldige spekulativt, men avviste det som en fysisk mulighet, helt til atomistene (ca. 450 f.Kr.), særlig Leucippus, Democritus og senere Epicurus, omfavnet det, og utviklet et systematisk syn. av naturen basert på den. Hele deres univers besto av atomer og tomrom i mellom, luft var en spesiell oppstilling av atomer.
" Disse gamle atomistene teoretiserte at de to grunnleggende og motsatt karakteriserte bestanddelene i den naturlige verden er udelelige legemer - atomer - og ugyldige. Sistnevnte beskrives ganske enkelt som ingenting, eller negasjon av kroppen. Atomer er i sin natur uforanderlige; de kan bare bevege seg i tomrummet og kombineres i forskjellige klynger. Siden atomene er atskilt med ugyldige, de kan ikke smelte sammen, men må heller sprette av hverandre når de kolliderer. "
De postulerte også at" det er et uendelig antall verdener, noen som denne verden, andre i motsetning til den "( Epicurus), atskilt av tomrummet, og begrenset jord, hav, luft osv. til vår verden. Imidlertid så de også faste stjerner som en del av vår verden, faktisk ytterkanten av den.
At luft var et stoff, kan ha blitt demonstrert av en presokratisk Empedocles (ca. 490–430 f.Kr.) med et glassrør kalt hydra, men denne beretningen er kontroversiell, og Aristoteles antatte demonstrasjon ved å veie en oppblåst blære er kjent for å være en gjenstand. Det var først mye senere at Galileo målte luftvekt, og foreslo at eksistensen av et vakuum kan testes i eksperimenter. Ett år etter Galileos død, i 1643, ga hans assistent Torricelli berømt det eksperimentelle beviset han foreslo, og oppfant barometeret for å måle atmosfæretrykk. Dermed ble det mulig å måle atmosfæretrykk i forskjellige høyder (kvalitativt ble 'tynning' av luften med høyde observert mye tidligere). Pascal utførte en offentlig demonstrasjon på en messe om virkningene av høyde på en kvikksølvkolonne, og antok eksistensen av et vakuum over atmosfæren i 1648. Og snart presenterte Hooke et estimat på hvor langt atmosfæren strekker seg i Micrographia (1665), etter å ha antatt den omvendte firkantede loven for tyngdekraften.
Den presokratiske tradisjonen kulminerte med at Aristoteles (384-322 f.Kr.) postulerte at "naturen avskyr vakuum", slik forklarte han hvorfor vann stiger i en sugepumpe, fenomenet som Torricelli forklarte ved hjelp av begrepene atmosfærisk trykk og luftvakuum. Men det betyr ikke at han trodde på luft som strekker seg ut i hele kosmos. I følge Aristoteles er de naturlige stedene til "fire elementer", jord, vann, luft og ild begrenset til den sublunar sfære. Alt over månen er gjennomsyret av et "edlere" stoff, eter.