量子空间 （完）

词汇表

ADM 方式（ADM formalism）对广义相对论约束哈密顿量表述措施中止大幅简化并细化的数学方式，以其提出者理查德·阿尔诺威特、斯坦利·德塞尔和查尔斯·米斯纳的姓首字母命名，初次发表于1959年。这一方式对量子引力的正则措施起了关键作用，也是通往惠勒–德威特方程的关键一步。

CERN　法语“Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire”（欧洲核能研讨理事会）的缩写，该理事会成立于1954年。后来暂时理事会被撤销，该组织改名为“欧洲核子研讨组织”，仍缩写为CERN。CERN位于日内瓦北部郊区，靠近瑞士与法国的边疆。

g因子（g-factor） 基本粒子或复合粒子的（量子）角动量与其磁矩（沿着它在磁场中所采取的方向）的比值常数。实践上，电子有三个g因子，一个与自旋有关，一个与轨道角动量有关，一个与自旋及轨道角动量之和有关。狄拉克的相对论量子理论预测电子自旋的g因子为2。2010年，国际科技数据委员会（CODATA）任务组的引荐值是2.00231930436153，它与整数2的差别来自量子电动力学效应。

K介子（kaon）一组自旋为0的介子，由上夸克、下夸克、奇夸克及它们的反夸克组成。K介子包含K +介子（上夸克–反奇夸克）、K –介子（奇夸克–反上夸克）、K 0介子（下夸克–反奇夸克和奇夸克–反下夸克的混合态）。K +介子与K –介子的质量为493.7 MeV/ c2，K 0介子的质量为497.6 MeV/ c2。

LHC大型强子对撞机（Large Hadron Collider）的缩写。这是全世界能量最高的粒子对撞机，设计目的是能产生14 TeV的质子–质子对撞能量。LHC坐落在日内瓦左近，靠近瑞士与法国的边疆，其周长达27千米，位于175米深的公开。2012年7月，LHC在7 TeV和8 TeV的质子–质子对撞能量下运转，提供了标记着希格斯玻色子被发现的证据。在关停了两年后，它于2015年重新启动，在13 TeV的对撞能量下运转。

MSSM最小超对称规范模型（minimum supersymmetricstandard model）的缩写。MSSM是粒子物理学常规规范模型的基础上加上超对称假定的最小扩展版本，由霍华德·乔治和萨瓦斯·季莫普洛斯（SavasDimopoulos）在1981年提出。

M理论（M-theory）见“弦论/M理论”。

W、Z粒子（W, Z particles）传送弱核力的基本粒子。W粒子是自旋为–1的玻色子，有带一个正电荷和带一个负电荷的两种（W +，W –），质量为80.4 GeV/ c2。Z粒子，即Z 0，为电中性、自旋为–1的玻色子，质量为91.2 GeV/ c2。W粒子和Z粒子经过希格斯机制取得质量。

β放射性/衰变（beta radioactivity/decay）由法国物理学家亨利·贝克勒尔（Henri Becquerel）于1896年初次发现，并由欧内斯特·卢瑟福在1899年命名。β衰变是弱力衰变的一个例子，在其过程中，中子里的一个下夸克变成上夸克，从而将中子变为质子并放出一个W –粒子，W –粒子再衰变成一个高速运动的电子（即β粒子）和一个电子反中微子。

β粒子（beta particle）从发作β放射性衰变的原子核中放射出的高速电子。见“β放射性/衰变”。

∧-CDM“∧–冷暗物质”的简称，亦称“谐和模型”或大爆炸宇宙学的“规范模型”。∧–CDM模型解释了宇宙的大尺度结构，宇宙微波背景辐射，宇宙的加速收缩，以及氢、氦、锂、氧等元素的散布。依据最新的普朗克卫星数据，该模型推算出的宇宙年龄为138亿年，宇宙质能的69.1%为暗能量的方式（反映在宇宙学常数∧的大小上），26.0%是冷暗物质，剩下的可观测宇宙（星系、恒星、行星、气体和尘埃）只占4.9%。

μ子（muon）与电子相对应的第二代轻子，电荷为–1，自旋为1/2（费米子），质量为105.7 MeV/ c2，由卡尔·安德森（Carl Anderson）和塞思·内德迈耶（SethNeddermeyer）于1936年初次发现。

π介子（pion）一类自旋为0的介子，由上夸克或下夸克及其反粒子组成。π介子有三种：π +（由上夸克和反下夸克组成）、π –（由下夸克和反上夸克组成）和π 0（上夸克和反上夸克、下夸克和反下夸克两种态混合而成），质量分别为139.6 MeV/ c2（π +和π –）和135.0 MeV/ c2（π 0）。

阿（托）（atto） 一个前缀，表示10 –18。1阿米（am）表示10 –18米，即1飞米的千分之一。质子的半径大约是850阿米。LIGO能分辨出的位移的数量级就是1阿米。

阿什特卡变量（Ashtekar variables） 阿什特卡在1986年引入的“新变量”，它使得广义相对论的约束哈密顿量方式能够用自旋联络的方式表述出来。这是展开圈量子引力理论道路上的关键一步。

暗能量（dark energy） 见“宇宙学常数”。

暗物质（dark matter） 由瑞士天文学家弗里茨·茨维基（Fritz Zwicky）在1934年发现。他发现后发星系团（位于后发座）中星系的质量丈量值存在异常，不能解释星系团边沿的星系的旋转速度为何那么快，这意味着该星系团的质量比预测值大很多。能够说，整个星系团的多达90%的质量是“缺失的”，或者说不可见的。这种缺失的物质被称为“暗物质”。后续研讨喜欢一种被称为“冷暗物质”的暗物质方式。见“冷暗物质”。

暴胀（inflation） 见“宇宙暴胀”。

暴胀子/暴胀子场（inflaton/inflaton field） 科学家以为，在大爆炸之后的极早期，宇宙阅历了一场急速的暴胀，它“抚平”了宇宙的“褶皱”，因而处置了平直性问题和视界问题（以及另一个与磁单极子相关的问题）。暴胀模型的一个版本基于暴胀子场的概念。暴胀子场是一个标量场，其行为很像希格斯场（有人提出暴胀子场和希格斯场就是同一个场）。暴胀子场的粒子被称为暴胀子。它的作用机制能够大致描画如下：暴胀子场的真空态是一种所谓的“假真空”——它有一个非零的能量，表示得像宇宙学常数一样，这种能量带来了时空的急剧收缩。在很短暂的暴胀之后，这个假真空衰减成“真”真空，时空继续收缩，但速度要平缓得多，只需一个小的剩余能量（即暗能量）让宇宙继续加速收缩。见“宇宙暴胀”和“慢滚暴胀”。

贝尔定理/不等式（Bell’s theorem/inequality） 由约翰·贝尔在1966年提出。为理处置波函数的坍缩与“幽魂般的超距作用”问题，最简单的对量子理论中止延伸的措施就是引入一种局域隐变量，主宰量子粒子的性质和行为。贝尔定理表明，任何局域隐变量理论提出的预言，都不会与量子理论完整分歧，贝尔不等式将其总结为：局域隐变量的预言不可能超越某一个最大值。但是，量子理论预言在某些实验条件下，结果会超越这个最大值。因而，贝尔不等式提供了经过实验来直接检验隐变量理论和量子理论中哪一个正确的措施。

标度因子（scale factor） 见“宇宙标度因子”。

波函数（wavefunction） 一种将电子这样的物质粒子表示成“物质波”的数学描画，它带来了以动摇为特征的方程。这类动摇方程中的主角是一种波函数，其振幅和相位在时空中演化。氢原子中电子的波函数构成了一种盘绕原子核的特征性三维外形，称为“轨道”。动摇力学是一种以物质波的方式描画量子力学的表白方式，由埃尔温·薛定谔在1926年提出。

波函数坍缩（collapse of the　wavefunction） 在大多数量子系统中，量子实体的波函数是非局域性的，弥散在一个空间区域之内（即这个量子物体可能在这里，也可能在那里，在波函数的边疆之内都有可能呈现）。但一旦有人做出丈量，结果就变成了局域性的，只集中在一个特定位置上（物体出往常这里）。相似地，一项量子丈量可能产生大量不同的结果（如自旋向上或自旋向下），因而需求经过波函数的叠加态来描画这些结果。得到一个特定结果的概率与叠加态中对应波函数的振幅的平方成正比。不论丈量得到哪一个态，我们都说波函数（或者说叠加态）“坍缩”了。一系列可能的结果变成了一个肯定的结果，而其他的可能性全都消逝。

波粒二象性（wave-particle duality） 一切量子粒子都具有的一项基本特征，即同时表示出像波一样的离域性（如衍射和干预）和像粒子一样的定域性，细致依赖于对它们中止什么样的丈量。路易·德布罗意在1923年初次提出电子等物质粒子具有这种性质。

玻尔半径（Bohr radius） 氢原子中电子绕质子运动的轨道距离。在玻尔发表于1913年的原子模型中，玻尔将一系列物理学基本常数（包含普朗克常数、光速、电子质量和电荷）组合在一同得到了这个距离。在薛定谔的动摇力学中，最低能级的电子在原子核周围呈球对称散布，但找到它的概率最高的中央是在玻尔半径处，这个数值略高于0.0529纳米。

玻色子（boson） 得名自印度物理学家萨蒂延德拉·纳特·玻色。玻色子的特征是自旋量子数为整数（1，2，3…），因而不服从泡利不相容原理。玻色子与物质粒子之间力的传送有关，包含光子（电磁力）、W粒子和Z粒子（弱力）及胶子（色力）。自旋为0的粒子也被称为玻色子，但它们并不传送力，如π介子和希格斯玻色子。引力子是假想中的引力场的粒子，被以为是自旋为2的玻色子。

不肯定性原理（uncertainty principle） 由维尔纳·海森堡在1927年发现。不肯定性原理称，我们对“共轭”可观测变量对（如粒子的位置和动量，或者能量和能量的变更率）的观测结果存在一种实质上的限制。这一原理能够追溯到量子物体实质上的波粒二象性。

不相容原理（exclusion principle） 见“泡利不相容原理”。

参考系（frame of reference） 由一个坐标系定义，物理位置的确定和丈量均要参考这个坐标系。参考系能够是一套静止的坐标系，用它来丈量运动；它自身也能够是运动的（如旋转参考系）。狭义相对论特别关注惯性参考系，在惯性参考系中，遭到的合力为零的物体要么坚持静止，要么做匀速直线运动（牛顿第一运动定律）。

参考系拖曳（frame-dragging） 广义相对论预测，一个有质量的物体（如地球）在静态或稳恒态引力场中移动或旋转的时分，会拖曳它周围的时空。这一效应由奥天时物理学家约瑟夫·伦泽和汉斯·蒂林首先导出，因而有时也被称为伦泽–蒂林效应。它能够看作引力版的电磁感应现象。参考系拖曳效应已被引力探测器B观测到，但探测器上的陀螺仪出了问题，因而固然陀螺仪进动的水平与广义相对论的预言完整分歧，但丈量值的不肯定度很大。

粲夸克（charm quark） 第二代夸克之一，带有+2/3电荷，1/2自旋（它是费米子），其裸质量为1.28 GeV/ c2。1974年，美国布鲁克海文国度实验室和斯坦福直线加速器中心在对J/ψ粒子中止观测的同时发现了它（称为“11月反动”），J/ψ粒子是一个介子，由一个粲夸克和一个反粲夸克组成。

超暴胀（superinflation） 在圈量子宇宙学中，宇宙无法被紧缩到小于一个单位体积量子的体积，因而避免了宇宙进入奇点，取而代之的是一场宇宙“大反弹”。在宇宙从反弹中恢复时，它不可避免地要阅历一场十分急速的收缩，收缩不时持续到宇宙质能密度从反弹临界密度ρc降落到它的一半。这个过程就是“超暴胀”，但它持续的时间不够长，无法解释我们今天见到的宇宙大尺度结构。因而，物理学家仍需引入更常规的慢滚暴胀过程。见“宇宙暴胀”、“暴胀子场”和“慢滚暴胀”。

超对称（supersymmetry，SUSY） 一系列假定了费米子与玻色子之间存在实质上的时空对称性的理论结构。将超对称应用于粒子物理规范模型，物质粒子（费米子）与力粒子（玻色子）之间的错误称就能够用超对称的破缺来解释。在很高的能量（如大爆炸早期宇宙所具有的能量）尺度上，超对称不会破缺，费米子与玻色子之间有圆满的对称性。除了费米子与玻色子之间的错误称之外，超对称的破缺还预言了粒子存在自旋与其相差1/2的超对称同伴。将超对称应用在规范模型上的最简单的理论叫作最小超对称规范模型（MSSM），费米子的同伴被称为超费米子（sfermion）：电子的超对称同伴被称为超电子（selectron），每个夸克都有一个超夸克（squark）同伴。同样地，往常规范模型中的每一个玻色子，也都有一个对应的超对称同伴，被称为玻色微子（bosino）。光子、W粒子、Z粒子和胶子的超对称同伴分别被称为光微子（photino）、W微子（wino）、Z微子（zino）和胶微子（gluino）。超对称处置了往常的规范模型中的一些问题，但与粒子和反粒子之间的对称性不同的是，它必须进一步假定一切的超对称同伴都有很大的质量，而到目前为止，还没有哪种令人称心的对称性破缺机制能解释这一点。往常，大型强子对撞机搜集到的数据曾经有效扫除了MSSM，而我们也没有找到任何类型的证据暗示超对称同伴的存在。见“MSSM”和“超引力”。

超引力（supergravity） 将超对称原理——假定费米子和玻色子之间存在一种实质的时空对称性——应用在广义相对论上，就产生了一系列超引力理论。最简单的例子是只引入了一种对称性的超引力理论，由丹尼尔·弗里德曼、彼得·范尼乌文赫伊曾和意大利物理学家塞尔焦·费拉拉在1976年首先提出，斯坦利·德塞尔与布鲁诺·祖米诺也独立提出了这一理论。假定超对称的存在，处置了重正化（与引力子的辐射修正相关的无量大贡献能够经过它的超对称同伴来部分地消弭）带来的一些省事，但并不能够完整消弭问题。20世纪80年代初，有人基于8种不同的弦论提出了一个延伸版本的超引力理论，惹起了一阵兴奋。直到往常，超引力的重正化也没有处置，问题依旧存在，因而物理学家对该理论的兴味曾经削弱。见“超对称”。

重正化（renormalization） 引入粒子作为场的量子的概念，带来的一个结果是粒子发作自相互作用，即与自身的场发作作用。这意味着一些用来解场方程的数学技巧（如微扰论）就不可用了，由于自相互作用会产生无量大的修正。物理学家引入了重正化作为一种数学伎俩，经过重新定义场粒子的参数（如质量和电荷），消弭了这些自相互作用的项。见“自能”。

大爆炸（Big Bang） 用于描画138亿年前宇宙降生初期的一场时空与物质的“爆炸”。这个名字首先由大爆炸的反对者、物理学家弗雷德·霍伊尔提出，用以讪笑大爆炸理论。但从那时到往常，经过探测并绘制宇宙微波背景辐射（大爆炸发作38万年后，辐射与物质刚分别时，热辐射存留到往常的冷遗址），压倒性的证据表明，宇宙的确来源于这样一场大爆炸。

大爆炸理论规范模型（standard model of Big　Bang cosmology） 见“∧–CDM模型”。

大反弹（big bounce） 往常的暴胀大爆炸模型（有时被称为∧–CDM模型）基于经典广义相对论，它预言宇宙在一个“时间零点”来源于一个密度无量大、温度无量高的大爆炸“奇点”。但是，在圈量子引力理论中，不可能存在比基本体积量子更小的空间体积。计算机模仿表明，宇宙会收缩到这一最小体积，在抵达一个比普朗克密度小得多的临界密度之后，宇宙会“反弹”并开端收缩。

大统一理论（grand unified theory，GUT） 任何尝试把电磁力、弱力和强力统一到同一个结构中的理论都可称为大统一理论。首个大统一理论的粒子由谢尔登·格拉肖和霍华德·乔治于1974年提出。大统一理论并不尝试归入引力，尝试归入引力的理论被称为“万物理论”（theory of everything，TOE）。

德布罗意关系（de Broglie relation） 这一等式由路易·德布罗意在1923年导出，将量子波–粒子的动摇性（波长 λ）和粒子性（线动量p）联络起来，即λ=h/p，这里的h是普朗克常数。对我们日常生活中的宏观物体（如网球）来说，德布罗意关系预测的波长真实太小，无法观测到。但像电子这样的微观物体的波长就处于可测范围内了，大约为可见光波长的十万分之一。一束电子能够发作衍射，也能够产生双缝效应。科学家常用电子显微镜来研讨无机与生物样本的结构。

等效原理（equivalence principle） 在爱因斯坦所称的“终身中最幸福的思想”中，他认识到，假如我们做自由落体运动，就既不会感遭到加速度，也不会感遭到引力：我们对加速度的觉得与对引力的觉得是等价的。这意味着，一个物体的惯性质量（物体抵御加速度的量度，即 F=ma中的m）与其引力质量（担任施加引力的质量，即F=Gm1m2/r2中的m1和m2）分歧。

底夸克（bottom quark） 有时也被称为“美”（beauty）夸克。它是第三代夸克之一，带有–1/3电荷、1/2自旋（费米子），其裸质量为4.18 GeV/ c2。它于1977年在费米实验室对 υ粒子的察看中被发现，υ粒子是一个介子，由底夸克和反底夸克组成。

电磁力（electromagnetic force） 几位实验与理论物理学家的工作表明，电和磁是同一种基原形互作用力。这些物理学家中最广为人知的是英格兰物理学家迈克尔·法拉第和苏格兰理论物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦。电磁力是把原子中的电子约束在原子核周围，以及将原子分离起来以构成各种各样的分子构成的物质的相互作用力。

电荷（electric charge） 夸克和轻子（我们更熟习的粒子是质子和电子）具有的一种属性。电荷有两种——正电荷和负电荷，电荷的活动是电力和能源产业的基础。

电弱力（electroweak force） 固然电磁力和弱核力的量级差别庞大，但它们曾经是一种统一的电弱力，物理学家以为电弱力存在于大爆炸之后10 –36到10 –12秒之间的电弱时期。1967—1968年，史蒂文·温伯格和阿卜杜勒·萨拉姆各自独立地将电磁力和弱核力分离到一种统一场论中。

电子（electron） 由英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆孙（Joseph JohnThomson）在1897年发现。电子属于第一代轻子，其电荷为–1，自旋为1/2（它是费米子），质量为0.51 MeV/ c2。

叠加（superposition） 在量子力学中，量子物体能够表示得像波，也能够表示得像粒子。但波能够叠加——它们能够叠加在一同构成“叠加态”，这种叠加解释了衍射和干预效应。在量子丈量中，我们有必要构建一种叠加态，其包含描画了不同结果的波函数的贡献。叠加态中每个波函数的振幅的平方，就与观测到对应的结果的概率有关。当人们中止丈量之后，波函数就发作了坍缩，其他一切的可能结果都消逝了。

顶夸克（top quark） 有时也被称为“真夸克”。第三代夸克之一，其电荷为+2/3，自旋为1/2（费米子），质量为173 GeV/ c2。1995年，它在费米实验室被发现。

对称性破缺（symmetry-breaking） 假如物理系统的低能量态的对称性低于高能量态，系统就会自发地发作对称性破缺。在系统失去能量并待在能量最低的态上时，对称性会自发减少，即“破缺”。举例而言，把一支铅笔笔尖朝下立在桌子上，这个状态是对称的，但只需背景环境对其施加一点点影响（例如吹一口吻），它就会倒下，回到一个更稳定、能量更低、对称性更低的状态——躺在桌面上，笔尖指向一个特定的方向。

反粒子（antiparticle） 它与普通粒子质量相同，但电荷相反。好比说，电子（e –）的反粒子就是正电子（e +），红色夸克的反粒子是反红色夸克。在规范模型中，每个粒子都有一个反粒子。有人想象中微子和反中微子（它们只需一项性质不同，即手性——中微子是左手性的）其实是同一个粒子的两个不同的态，这个粒子被称为马约拉纳粒子，得名自意大利理论物理学家埃托雷·马约拉纳（Ettore Majorana）。实验物理学家正着手研讨这是不是真的。

飞（femto） 一个前缀，表示10 –15。1飞米=10 –15米=1000阿米=0.001皮米。质子的半径约为0.85飞米。

费米子（fermion） 得名自意大利物理学家恩里科·费米。费米子的标记是自旋为半整数（1/2，3/2，等等），包含夸克、轻子及夸克经过多种方式组合成的粒子（如重子）。

分子（molecule） 化学物质的基本组成单元，由两个或两个以上原子组成。一个氧分子（O 2）由两个氧原子组成，一个水分子（H 2O）由两个氢原子和一个氧原子组成。

复数（complex number） 一个复数由一个实数乘–1的平方根（即 i）构成。因而，复数的平方是一个负数：如5 i的平方(5 i)2=–25。复数在数学中被普遍用于处置只用实数不能处置的问题。

干预/干预波（interference/interference waves） 和衍射一样，干预也合适用动摇模型来描画。当两个不同的波源发出的波（或者从一个波源发出的波经过两个相邻的小孔或者狭缝后）相互叠加时，其结果不只依赖于两道波的振幅（高度），也依赖于其相位（即一个特定的点处于波峰–波谷周期中的哪个位置）。在有些位置，两道波会发作相长干预，产生一个更强的波；在有些位置它们会发作相消干预，产生更弱的波以至让波消逝。这类干预通常会构成明暗相间的条纹。见“衍射”。

哥本哈根诠释（Copenhagen　interpretation） 由尼尔斯·玻尔、维尔纳·海森堡和沃尔夫冈·泡利提出的一种诠释，用来思索量子力学描画的基本量子波–粒子的实质。随着实验设置的不同，波–粒子要么表示出动摇性，要么表示出粒子性。但这两种性质是互补的：在这类实验中，物体是波；在那一类实验中，物体是粒子。要讯问物体到底是波还是粒子，则是无意义的。

工具主义（instrumentalism） 关于理论表示的阅历主义走到极端，即为工具主义。工具主义者以为，理论概念和结构仅仅作为一种工具，让我们能总结过去的阅历并预测未来，除此之外并没有什么真正的意义。他们以为理论实质上来讲只是一种伎俩。见“阅历主义”。

惯性参考系（inertial frame of　reference） 见“参考系”。

光子（photon） 一切方式的电磁辐射（包含光）背地的基本粒子。光子是一种无质量、自旋为1的玻色子，它是电磁力的传送者。

广义相对论（general relativity） 由爱因斯坦在1915年提出。广义相对论用一种引力的几何学理论，融合了狭义相对论和牛顿万有引力定律。爱因斯坦把牛顿引力理论中暗示的超距作用改成有质量的物体在弯曲时空中的运动。在广义相对论中，物质通知时空如何弯曲，弯曲的时空通知物质如何运动。

广义协变性（general covariance） 假如不存在绝对的参考系，或者一套绝对的坐标系，那么物理学定律的方式必须不依赖于任何坐标系的变更（也就是说，它们应该是协变的）。

广义协变性原理（principle of general　covariance） 见“广义协变性”。

哈勃定律（Hubble’s law） 指美国天文学家埃德温·哈勃首先察看到的一个现象：悠远的星系相关于我们退行的速度正比于它们与我们的距离，用公式能够总结为 v=Hd，其中v代表星系的退行速度，d代表它与地球的距离，H为哈勃参数，它的值为67.7千米每秒每百万秒差距（依据2015年普朗克卫星发布的数据剖析）。1998年，关于几种特定类型的悠远的超新星的研讨表明，宇宙实践上在加速收缩，因而哈勃参数并不是一个常数。见“宇宙标度因子”和“宇宙学红移”。

哈密顿力学/函数/算符（Hamiltonian　mechanics/function/operator） 哈密顿力学是经典牛顿力学的另一种表述方式，由爱尔兰物理学家威廉·罗恩·哈密顿于1933年提出。经典哈密顿函数是系统的动能与势能之和。动能依赖于动量，与描画系统所用的空间坐标无关；势能依赖于空间坐标，与动量无关。在量子力学（薛定谔方程方式）中，经典动量被对应的量子力学算符所替代，经典哈密顿函数变成了系统总能量的哈密顿算符。

海森堡不肯定性原理（Heisenberg’s　uncertainty principle） 见“不肯定性原理”。

黑洞（black hole） 这是由约翰·惠勒推行的名词（但并不像很多人以为的那样是他发明的）。一个黑洞是一块时空区域，其中包含的质能太多，致使于它的逃逸速度（即要逃离其引力控制所需求的速度）比光速还快。这一想法其实早在18世纪就呈现了，但1916年卡尔·施瓦西的工作才让它广为人知。施瓦西得出了爱因斯坦引力场方程的解。见“施瓦西解/半径”。

红移（redshift） 在彩虹色谱中，从红色到紫色，代表光的能量越来越大。这意味着，红光的频率比其他颜色的光都低，即波长更长。当辐射的波长由于多普勒效应或时空的宇宙学收缩而变长时，我们就称辐射发作了红移。这并不是说辐射变得“更红”了，而是表示它的波长增加了。好比说，红光发作红移，就可能变成不可见的红外线。见“宇宙学红移”。

互补（complementarity） 互补原理由尼尔斯·玻尔提出，它是量子力学哥本哈根诠释的中心支柱。依据该原理，量子波–粒子只需在互不相容的实验条件下才干分别显现动摇性和粒子性，我们无法经过同一套实验条件同时观测到这两种性质。不外，动摇性和粒子性并不是互斥的，而是互补的。

吉（giga） 前缀，表示10亿（10 9）。1吉电子伏特（GeV）为10亿电子伏特，等于10 9eV或1000 MeV。

加速度（acceleration） 表示速度随着时间改动的速率，通常用字母a表示，如F=ma，这一公式表示力等于质量乘加速度（牛顿第二定律）。

胶子（gluon） 在夸克之间传送强色力的粒子。量子色动力学需求8种无质量的色力胶子，它们自身携带色荷。因而，参与色力的胶子并不只仅是从一个粒子被传送给另一个粒子。质子和中子质量的99%被以为来自色场产生的胶子和夸克–反夸克对所携带的能量。

角动量（angular momentum） 我们愈加熟习的线动量在旋转条件下的对应物理量。在经典力学中，角动量是一个矢量（精确来讲叫作赝矢量），可从物体的转动惯量和旋转速度（即角速度）导出。在量子力学中，有两种类型的角动量，分别与轨道运动（如电子在原子中的运动）和自旋有关。两种角动量能够分离起来，构成一个总角动量。在经典力学和量子力学中，角动量都是一个守恒量。

介子（meson） 来自希腊语“ mésos”，意为“中间”。介子是重子的一个子分类，它们遭到强核力的作用，由夸克和反夸克组成。

近日点（perihelion） 假如行星沿着圆形轨道盘绕太阳运动，那么显然不论行星位于轨道的哪个位置，它与太阳间的距离都相等。但是，太阳系中的行星盘绕太阳运转的轨道呈椭圆形，太阳位于椭圆的一个焦点上。这意味着，行星在轨道上运转的过程中，它与太阳之间的距离的确是会变更的。近日点就是行星轨道上距离太阳最近的一个点，而远日点则是轨道上距离太阳最远的一个点。在近日点上，地球距离太阳约1.471亿千米，远日点离太阳的距离则约为1.521亿千米。

经典力学（classical mechanics） 指以牛顿运动定律和万有引力定律为中心构建起来的力学体系，固然对力学的研讨始于牛顿之前。该体系研讨力对低速（远低于光速）、宏观物体运动的影响。固然被称为经典力学，这套体系在其适用范围内依旧完整有效。

阅历主义（empiricism） 关于人类取得学问的几种哲学观念之一。在激进的阅历主义哲学中，学问与阅历和证据密不可分——“眼见为实”。假如我们不能直接感遭到一个物体的存在，以至不能得到证明它存在的间接证据，我们就不能置信它真实存在。这样的物体被以为是形而上学的（这正是奥天时物理学家、重要的阅历主义哲学家恩斯特·马赫广为人知地拒绝原子的真实性的理由）。往常很少有科学家关于独立真实的存在性还有争论（哪怕没有人在看月亮，月亮也依然存在），也少有科学家争论电子和夸克这类只能间接察看到的物体存在与否。但关于在理论上呈现这类实体所用的概念，可能还有一些科学家会采用一种阅历主义或者反真实主义的诠释。哥本哈根诠释就是关于量子理论数学方式的一种反真实主义视角。见“工具主义”。

卡拉比-丘空间（Calabi-Yau space） 一种特定类型的空间（也称流形或“紧化”），它所具有的性质适于表示超弦理论中6个躲藏的额外空间维度。卡拉比–丘空间中的洞对应于低能的弦振动，因而洞的数目决议了产生的基本粒子类型。

夸克（quark） 强子的基本组成成分。强子要么由三个自旋为–1/2的夸克组成（重子），要么由夸克与反夸克组成（介子）。夸克有三代，每一代的味各不相同。上夸克和下夸克是第一代夸克，它们的电荷分别为+2/3和–1/3，质量分别为1.8~3.0 MeV/ c2和4.5~5.3 MeV/ c2；第二代夸克包含粲夸克和奇夸克，它们的电荷分别为+2/3和–1/3，质量分别为1.28 GeV/ c2和95 GeV/ c2；第三代夸克包含顶夸克和底夸克，们的电荷分别为+2/3和–1/3，质量分别为4.18 GeV/ c2和173 GeV/ c2。夸克还携带色荷，每味夸克可带有红、绿、蓝三种色荷。

莱格特不等式（Leggett inequality） 得名自英国物理学家安东尼·莱格特，是对贝尔定理和贝尔不等式的逻辑的一种扩展。引入局域隐变量在逻辑上意味着两个结果：对纠缠粒子对的丈量不会遭到实验仪器初始设置的影响，且不会遭到对一个、另一个或是两个粒子实践丈量结果的影响。莱格特定义了一类“加密”非局域隐变量理论，其中仪器的初始设置会影响结果，但实践丈量结果不会影响结果。这类理论产生的预言并不总是与量子理论相分歧，因而莱格特能够提出一条不等式，能够检验结果到底契合哪一个理论。

冷暗物质（cold dark matter） 往常暴胀大爆炸宇宙学∧–CDM模型中的关键组成部分之一，人们以为它占宇宙中质能的26.0%。冷暗物质的组成不得而知，但科学家以为它主要包含“非重子”物质，即不包含质子和中子的物质——很可能并不属于规范模型中已知的粒子。

力（force） 任何改动物体运动的作用都属于力。在艾萨克·牛顿的运动三定律中，力是被施加的，也就是说，这种作用需求物体与产生力的东西（好比另一个物体）之间有某种物理接触。但牛顿万有引力是个例外，它似乎能够跨过一段距离（发作引力相互作用的物体之间能够没有明显的接触，如地球和月球）而瞬间发作作用。爱因斯坦提出广义相对论后，这个问题才被处置。

粒子物理规范模型（standard model of　particle physics） 往常被普遍接受的描画物质粒子及其作用力（不包含引力）的理论模型。规范模型包含了一系列量子场论，描画了三代夸克和轻子、光子、W粒子和Z粒子、色力胶子，以及希格斯玻色子。

量子（quantum） 能量或角动量等物理量都有一个基本的、不可再分的单元。在量子理论中，这些物理量被以为不是连续变量，而是由离散的小份（称为“量子”）组成。在量子场论中，这一概念得到了扩展，也包含粒子。因而，我们能够说光子是电磁场的量子粒子。这一概念还能够进一步扩展，包含物质粒子自身，如电子是电子场的量子，等等。这一过程有时被称为二次量子化。在圈量子引力中，空间也由离散的面积和体积量子组成。

量子场（quantum field） 在经典场论中，一个“力场”为时空中的每个点都赋予一个值。这个场能够是标量场（每一处的值都只需大小，没有方向），也能够是矢量场（每一处的值都既有大小，又有方向）。假如在一块条形磁铁上方铺放一张白纸，再在纸上撒一小撮铁屑，你就能够直观地看到这种由“力线”组成的场。在量子场论中，力由构成波的场的“褶皱”来传送，因而能够说经过粒子来传送（由于波也能够被视为粒子）。这一想法能够延伸到超出力的传送者（玻色子）的范畴，也包含物质粒子（费米子）。因而，我们能够称电子是电子场的量子，诸如此类。

量子电动力学（QED） 描画光子在带电粒子之间传送电磁力的量子场论。

量子概率（quantum probability） 量子波–粒子（如电子）的波函数一定是非局域性的，在一定的空间范围内（好比氢原子中作为原子核的质子的周围）延展。在某个特定位置，波函数的振幅的平方与在这个位置“找到”该电子的概率有关。同一条准绳也适用于构成叠加态的波函数。好比说，假定我们把自旋向上和自旋向下两个态叠加成一个波函数，我们观测到自旋向上的概率就是叠加态中自旋向上的成分的振幅的平方。假如我们的确察看到该量子物体自旋向上，自旋向下的成分就“消逝”了。见“波函数的坍缩”。

量子几何动力学（quantum　geometrodynamics） 将广义相对论重新表述为一组经典哈密顿方程的措施有时被称为量子几何动力学。经典场论被量子化以后，就得到了量子几何动力学，就像经典电动力学被量子化以后得到的是量子电动力学。

量子纠缠（quantum　entanglement） 埃尔温·薛定谔在1935年提出的术语，指在一系列特定的条件下或物理过程中，两个或者更多的量子波–粒子的性质和行为受同一个波函数主导的现象。基于贝尔不等式和莱格特不等式，关于纠缠粒子（特别是纠缠光子）的实验曾经被用来实践检验一系列的量子力学局域与加密非局域隐变量扩展。

量子色动力学（QCD） 描画8种带色的胶子在夸克之间传送色力的量子场论。

量子数（quantum number） 描画量子系统的物理状态，需求明白它的总能量、线动量和角动量、电荷等属性。这类属性的量子化产生的一个结果，就是这些属性的值总是一个小的单位的倍数。这些属性的值除以单位的大小，所得到的不时呈现的整数或半整数，就叫作量子数。电子被放置在磁场中时，它的自旋可能会和磁场方向相同或相反，即有“自旋向上”和“自旋向下”两种状态，这两种状态就分别用量子数+1/2和–1/2来表示。其他的量子数还有表示原子中电子能级的主量子数（ n）、电荷、夸克的色荷等。

量子引力的协变措施（covariant） 构建量子引力理论的措施之一。它从量子场论动身，尝试找到一种措施以满足爱因斯坦的广义协变性原理。换句话说，就是从预设背景时空的量子场论开端，尝试让它变得背景无关。

裸质量（bare mass） 假定一个粒子能够与它产生（或发作相互作用）的量子场完整分别的状况下，粒子所具有的假想中的质量。这样一来，观测到的粒子质量就是裸质量加上与量子场相互作用而产生的质量。

马赫原理（Mach’s principle） 概括来讲，马赫原理以为一切的运动——不论是惯性运动还是加速运动——都应该是相对的。牛顿尝试用一个水桶的例子来证明旋转运动实质上是绝对的，但失败了，由于这依旧是水桶相关于整个宇宙的旋转，我们不能分辨是水桶在静止的宇宙中旋转，还是整个宇宙盘绕着水桶旋转。局域物理学定律受宇宙的大尺度结构决议。这一原理后被归功于爱因斯坦，而且是他展开广义相对论的重要灵感来源。往常，科学界对此仍有争议，但参考系拖曳现象表明，悠远的物体的确能够经过某种机制产生部分的影响。

慢滚暴胀（slow-roll inflation） 宇宙暴胀的持续时长，以及早期宇宙如何从暴胀后的状态产生，受暴胀场中存储的能量密度及场的强度（即大小）影响很大。鉴于暴胀完整是一个假想的过程，理论物理学家能够自由地细微调整参数，使其能降生我们往常察看到的宇宙的大尺度结构。在慢滚暴胀中，随着场强度的增加，能量密度只会稍微降低，从“假真空”到“真”真空的转变也发作得相对较慢（相关于收缩的速度而言）。这使得暴胀的时间足够长，从而能够处置平直性问题和视界问题，同时不会引入新的问题。在场强度抵达“真”真空中的值后，能量密度降落得极快，随后暴胀中止，宇宙进入“常规”的状态。见“宇宙暴胀”和“暴胀子场”。

美国国度科学基金会（National ScienceFoundation，NSF） NSF是一个独立的美国联邦政府机构，它担任资助美国科学与工程范畴的研讨和教育。NSF成立于1950年，2017年它的年度预算是75亿美圆。在一切美国联邦政府对美国大学资助的基础研讨中，被NSF资助的研讨大约占24%。

欧几里无暇间（Euclidean space） 得名自古希腊数学家欧几里得。这是我们在通常的三维平直空间中熟习的空间几何，能够用直角坐标系（x,y,z）来描画。在欧几里无暇间中，三角形的内角和为180度，圆的周长为其半径的2π倍，平行线永不相交。

泡利不相容原理（Pauli exclusionprinciple） 由沃尔夫冈·泡利在1925年发现。泡利不相容原理称，没有两个费米子能同时占领同一个量子态（即具有同一套量子数）。关于原子中的电子而言，这意味着同一个原子轨道只能容纳两个电子，这两个电子的自旋相反。

平直空间（flat space） 见“欧几里无暇间”。

普朗克长度（Planck length） 见“普朗克尺度”。

普朗克常数（Planck constant） 用h表示，由马克斯·普朗克在1900年发现。普朗克常数是一个基本物理学常数，反映了量子理论中量子的大小。好比说，光子的能量就经过 E=hν由它的频率决议，即能量等于普朗克常数乘光子的辐射频率。普朗克常数的数值是6.626×10 –34焦秒。

普朗克尺度（Planck scale） 普朗克尺度由量子力学和相对论中心的三个物理学基本常数定义。这三个常数依次是约化普朗克常数（普朗克常数h除以2π——来自量子力学）、光速 c（来自狭义相对论）和牛顿引力常量G（在广义相对论里呈现过）。普朗克长度的表白式是，它的值约为1.6×10 –35米。普朗克时间的表白式是，是光走过普朗克长度所需的时间，它的值约为5.4×10 –44秒。普朗克质量的表白式是，约为2.2×10 –8千克，即约为0.022毫克。依据普朗克长度，我们能够导出普朗克面积 G/c3（2.6×10 –70平方米）和普朗克面积（G/c3）3/2（4.2×10 –105立方米）。有了普朗克质量，我们能够经过E=mc2导出普朗克能量，即，它的值约为2.0×10 9焦。将普朗克质量和普朗克体积组合起来，则能够得到普朗克密度c 5/G2，它的值约为5.2×10 96千克每立方米。

普朗克时间（Planck time） 见“普朗克尺度”。

谱（spectrum） 任何一个物理性质，假如它有一系列可能取的值，我们都能够说它有一个谱。最明显的例子就是光经过棱镜，或者经过一系列小水滴构成的彩虹。谱能够是连续的（如彩虹），也能够是离散的，由一系列特定的值组成。氢原子的吸收或发射谱就展示出一系列的“线”，它们对应于被原子吸收或发射的辐射的频率。这些线在谱中的位置（频率）与原子的电子轨道能量有关。

奇点（singularity） 广义相对论允许无量大的质能密度和引力场强度存在，这种状况下时空的曲率也抵达无量大，这样的点被称为奇点。广义相对论预言在黑洞的中心就有奇点，整个宇宙的“开端”，即发作大爆炸的一瞬间，也是一个奇点。固然这两种奇点的几何性质不同，但这些都只是数学上的奇点，经过圈量子引力等将空间自身量子化的理论能够将其完整消弭。

奇夸克（strange quark） 第二代夸克之一，电荷为–1/3，自旋为1/2（费米子），质量为95 MeV/ c2。20世纪四五十年代，默里·盖尔曼及与之独立研讨的西岛和彦与中野董夫都在一系列能量相对较低（即质量相对较小）的粒子身上发现了一种名为“奇特性”的性质。后来，盖尔曼和乔治·茨威格发现这种性质来自复合粒子中的奇夸克。

奇特性（strangeness） 描画电中性Λ粒子、电中性和带电的Σ粒子、Ξ粒子和K介子等粒子的特征性质。在默里·盖尔曼和尤瓦尔·内埃曼（Yuval Ne’eman）提出的“八重法”中，奇特性、电荷和同位旋一同被用来给粒子分类。后来，这一性质被追溯到复合粒子中所包含的奇夸克。

强力（strong force） 强力，又称色力，是重子中把夸克和胶子捆绑在一同的力，由量子色动力学描画。在原子核中把质子和中子分离在一同的力（又称强核力）被以为是核子中把夸克捆绑在一同的力“走漏”出来的结果。见“色力”。

强子（hadron） 来自希腊语的“ hadros”，意为“厚”或“重”。强子构成了一类粒子，它们受强核力的作用，因而由夸克以多种方式组合而成，包含由三个夸克组成的重子，以及由一个夸克和一个反夸克组成的介子。

轻子（lepton） 来自希腊语“ leptos”，意味着“小”。轻子构成了一系列不参与强核力，也不与夸克相组合构成物质的粒子。与夸克一样，轻子共有三代，包含电子、μ子和τ子，其电荷都为–1，自旋都为1/2，质量分别为0.51 MeV/c2，105.7 MeV/ c2，1.78 GeV/ c2。它们各自对应一个中微子，分别为电子中微子、μ子中微子和τ子中微子。这三种中微子都不带电，自旋为1/2，人们以为它们都带有一个十分小的质量（为了解释中微子振荡现象，即中微子的味会发作混合乃至随着时间改动的现象，这一十分小的质量是必须的）。

圈量子引力（loop quantum gravity，LQG） 一种量子引力理论，从基于广义相对论约束哈密顿量方式应用自旋联络（阿什特卡变量）重新表述的正则措施导出。圈量子引力预言了面积量子与体积量子的存在，其尺度分别为普朗克长度的平方和三次方。见“普朗克尺度”和“自旋泡沫”。

圈量子宇宙学（loop quantumcosmology，LQC） 一种基于圈量子引力原理的量子宇宙学理论。圈量子宇宙学能够避免大爆炸奇点的呈现，由于圈量子引力请求空间不能被紧缩到比单个空间体积量子更小的体积里。圈量子宇宙学还预言了超暴胀，但这缺乏以解释宇宙的大尺度结构，因而该理论依旧需求暴胀子场。见“超暴胀”和“自旋泡沫”。

弱力/相互作用（weak force/interaction） 弱力之所以被称为弱力，是由于它在其作用范围内，强度小于强力和电磁力。弱力会影响夸克和轻子：弱相互作用会改动夸克和轻子的味，例如把一个上夸克变成一个下夸克，以及把电子变成电子中微子。弱力最初是在对β放射性衰变的研讨中被辨认出来，称为一种基本作用力的。弱力的传送者为W粒子和Z粒子。1967—1968年，史蒂文·温伯格和阿卜杜勒·萨拉姆把弱力与电磁力统一了起来，构成了关于电弱力的量子场论。

色荷（colour charge） 夸克除了味（上、下、奇、粲、顶、底）之外具有的另一种属性。与电荷不同（电荷分为两种，正电荷与负电荷），色荷分为三种，物理学家分别称为红、绿、蓝。当然，用了这套颜色的命名体系并不意味着夸克带有我们通常所见到的颜色。夸克之间的色力由带色的胶子传送。

色力（colour force） 指强子中将夸克与胶子约束在一同的强作用力。与我们更熟习的力（如引力和电磁力）不同，色力并不会随着距离增加而削弱，而是像一根弹簧，把夸克拴在一同。当夸克间的距离减小时，“弹簧”放松，夸克能够简直完整自由地运动，但一旦夸克间距离增大，“弹簧”就会被拉紧，让夸克坚持被约束的状态。原子核内部将质子与中子分离在一同的强核力，就是色力以某种方式“走漏”到核子之外产生的效果。

施瓦西解/半径（Schwarzschildsolution/radius） 1916年，德国物理学家卡尔·施瓦西在德国军队退役时，初次提出了爱因斯坦引力场方程的精确解。施瓦西解树立了一道基本的边疆，称为施瓦西半径。一个带有质量m的球状物体，假如被紧缩到施瓦西半径（由Gm/c2给出，其中c为光速，G为引力常量）之内，它就会变成一个黑洞——它的逃逸速度超越了光速。

时空与时空度规（spacetime andspacetime metric）　 在一个坐标系中，一个位置与另一个位置之间的距离能够经过两个位置的坐标来计算。在三维欧几里无暇间中，一个点的坐标是（x1，y1，z1），另一个点的坐标是（x2，y2，z2），那么应用毕达哥拉斯定理，我们就知道Δ l2=Δx2+Δy2+Δz2。这个“距离函数”经常被称为度规。它有一个重要的属性：无论我们如何定义坐标系（无论我们如何定义 x，y，z），度规永远不变（用数学的术语说，就是它具有“不变性”）。给欧几里无暇间加上第四个维度——时间以后，为了保障得到的时空度规不变，我们需求这样一个结构：Δ s2=Δ(ct)2–Δx2–Δy2+Δz2，这里的s就是广义时空距离，t是时间，c是光速。当然，我们也能够定义Δ s2=Δx2+Δy2+Δz2–Δ(ct)2，这样Δ s2仍是不变的，谁在前谁在后只是选择习气而已。

守恒律（conservation law） 指一类物理学定律，表明孤立系统的一项特定丈量性质不会随着系统沿时间的演化而改动。对应于守恒律的丈量性质包含质能、线动量和角动量、电荷和色荷、同位旋，等等。依据德国数学家阿马莉·埃米·诺特（Amalie Emmy Noether）提出的一项定理，每条守恒律都对应于系统的某种特定的连续对称性。

太（tera） 表示万亿，即10 12。1 TeV为1万亿电子伏特，也即10 12eV，等于1000 GeV。

威尔逊圈（Wilson loops）　 在1974年由美国理论物理学家肯尼思·威尔逊和苏联理论物理学家亚历山大·波利亚科夫彼此独立提出，以尝试构成一种能够得到解析解的量子色动力学版本。他们的表述专注于色力的线：量子力学算符作用会让量子场产生一种圈状的局域性基本激起。经过这种方式，力线或者力圈变成了第一性的，而量子场则成为次级的导出产物。

味（flavour）　 除了色荷以外，另外一种分辨夸克的性质。夸克共有6种味，分为三代。上夸克、粲夸克、顶夸克都带+2/3电荷和1/2自旋，质量分别为1.8~3.0 MeV/ c2、1.28 GeV/ c2、173 GeV/ c2。下夸克、奇夸克、底夸克都带–1/3电荷和1/2自旋，质量分别为4.5~5.3 MeV/ c2、95 MeV/ c2、4.18 GeV/ c2。“味”这个性质有时也用于轻子，包含电子、μ子、τ子，以及它们对应的中微子，能够用“轻子味”将其分辨开。见“轻子”。

希格斯玻色子（Higgs boson）　 得名于英国物理学家彼得·希格斯。一切的希格斯场都有一种特征场粒子，称为希格斯玻色子。不外，“希格斯玻色子”这一术语普通用来表示电弱希格斯粒子，它是1967至1968年史蒂文·温伯格和阿卜杜勒·萨拉姆在解释电弱对称性破缺时初次运用的希格斯场的场粒子。2012年7月4日，CERN的大型强子对撞机宣布发现了电弱希格斯玻色子，它呈电中性，自旋为0，质量约为125 GeV/ c2。

希格斯场（Higgs field）　 得名于英国物理学家彼得·希格斯。这是一种通用术语，用来表示参与场论中，经过希格斯机制触发对称性破缺的背景量子场。CERN对希格斯玻色子的发现，有力地支持了用来让量子场论中的电弱力对称破缺的希格斯场的存在。

希格斯机制（Higgs mechanism）　 得名于英国物理学家彼得·希格斯，但人们也经常用1964年与希格斯相互独立发现了它的物理学家的名字来称谓它：罗贝尔·布鲁、弗朗索瓦·恩格勒特、杰拉尔德·古拉尔尼克（Gerald Gulalnik）、卡尔·哈根（Carl Hagen）和汤姆·基布尔（TomKibble）。希格斯机制描画了希格斯场这种背景量子场是如何得以参与场论中以使对称性破缺的。1967至1968年，史蒂文·温伯格与阿卜杜勒·萨拉姆运用该机制展开出了一种电弱力的场论。

狭义相对论（special relativity） 由爱因斯坦在1915年提出。它以为一切的运动都是相对的，并不存在哪个无独有偶的，或者说有特权的参考系，其他一切的运动都需求相关于它来丈量。一切的惯性参考系都是相互等价的——在地球上静止的察看者察看到的结果，应该与相对地球上的察看者做匀速运动的飞船上的察看者察看到的结果相同。随着狭义相对论的提出，经典的绝对空间、绝对时间、绝对静止和绝对的同时性都被推翻了。在表述该理论的过程中，爱因斯坦假定真空中的光速是理论所能抵达的最大速度，不可能被超越。狭义相对论之所以被称为“狭义”，是由于它并没有包含加速运动和引力——爱因斯坦在后来提出的广义相对论中讨论了它们。

弦论/M理论（string theory/M-theory）　 在弦论中，粒子物理规范模型中的点粒子被有长度的一维的弦替代。这些弦一开端被以为是衔接夸克与反夸克的力线，但在理论展开的过程中，它们变成了普朗克尺度的物体，而一切规范模型中的粒子都被以为是开弦与闭弦的不同的基本振动。弦论的早期版本有很大问题，但在1984年的“第一次超弦反动”中，物理学家将弦论与超对称分离了起来，让它存在于一种复杂的空间/流形（称为卡拉比–丘流形）中，有6个“躲藏”的空间维度。物理学家很快发现，超弦理论有好几个变体，包含被称为I型、IIA型和IIB型，以及另外两种被称为杂化超弦理论（heterotic superstring theory）的理论变体。在1995年的“第二次超弦反动”中，理论物理学家发现一切的变体都能够经过对偶系统联络在一同。爱德华·威滕猜测它们都是同一个应有尽有的结构（他称为M理论）在不同状况或者不同极限下的结果。该理论不再局限于一维的弦，而是包含了多维的膜。

相对性原理（principle of relativity）　 相对性原理请求一切的物理学定律对一切参考系都具有相同的方式，即与坐标系的选择无关。

信息悖论（information paradox）　 由于黑洞会发出霍金辐射，它的名义积应该会减少，并最终完整“蒸发”。这之所以是个问题，是由于黑洞的熵与其名义贮存的量子信息之间存在联络。假如这部分信息丧失了或被永世地摧毁了，从而从宇宙中完整消逝，这就违背了量子力学的一项重要准绳：波函数中编码的一切信息都必须守恒，这一准绳能够了解为某种概率的守恒。黑洞蒸发意味着信息的永世丧失，这就直接违背了量子理论最重要的基础和结构。

虚粒子（virtual particle）　 虚粒子在早期量子场论中被引入，以表示“真实”粒子之间与力有关的相互作用。固然就定义而言虚粒子永远不可能被“看到”，但它们的物理效应能够被丈量到（每当你把两块条形磁铁的南极推到一同时，你就会感遭到这种物理效应）。虚粒子是量子场中转眼即逝的涨落，其寿命受不肯定性原理的限制。它们固然恪守物理学定律（如能量或动量守恒），但也具有与实粒子截然不同的性质。虚粒子存在的时间越长，它看起来就越像对应的实粒子。

衍射（diffraction）　 当光经过一条狭缝或者一个小圆孔（狭缝宽度或者小圆孔直径与波长差未几）时发作的一种物理学现象。用动摇描画能够很容易地解释这种现象，在动摇描画中，波前的每一点都可作为一个新的球面波的波源。假如不受干扰，这些新的球面波组合起来就会构成一道新的波前，让波得以在空间中向前传播。但假如波被迫穿过一条狭缝或者一个孔，波前就发作弯曲，球面波不再能如此平滑地相互组合。这类组合不只依赖于波的振幅（高度），也依赖于其相位（即一个特定的点处于波峰–波谷周期中的哪个位置）。这样一来，得到的结果就是干预条纹（一种由明暗条纹组成的衍射图案）。

杨-米尔斯场论（Yang-Mills fieldtheory）　 1954年杨振宁与罗伯特·米尔斯展开出的量子场论方式。杨–米尔斯场论为往常的粒子物理规范模型在各方面都打下了基础。

引力（gravitational force）　 一切质能之间都会产生的一种吸收力。引力极端微小，完整不影响原子、亚原子和基本粒子之间的相互作用，这样的小尺度世界由色力、弱力和电磁力所主宰。引力的效应由爱因斯坦广义相对论描画，在低质量条件下近似契合牛顿万有引力定律。

引力子（graviton）　 一种假想中的粒子，在协变量子引力中传送引力，或者在正则量子引力中表示为一种准粒子。假如引力子存在，它就会是一种无质量、不带电的玻色子，自旋量子数为2。它是引力波的粒子类比。不外，探测到引力子的可能性是极低的。

隐变量（hidden variables）　 修正或扩展常规量子力学，以消弭波函数坍缩现象的最简单的措施，就是引入隐变量。这类隐变量主宰了量子波–粒子的行为，但正如它的定义所提示的那样，我们无法直接观测到它。假如参与隐变量的扩展理论需求保障单个量子物体不时具有特定的属性（也就是说，这一物体是“局域真实”的），我们就称隐变量是局域的。假如该扩展理论需求保障量子物体在集体意义上不时具有特定的属性，这类隐变量就是非局域的。

宇宙暴胀（cosmic inflation）　 一种急速的指数式宇宙收缩，被以为发作在大爆炸后10 –36到10 –32秒间。暴胀由美国物理学家阿兰·古斯在1980年初次提出，能够解释我们往常所察看到的宇宙大尺度结构。更多内容请参见“慢滚暴胀”。

宇宙背景辐射（cosmic backgroundradiation）　 宇宙大爆炸发作约38万年后，宇宙曾经收缩并冷却到一定水平，能够让氢原子核（质子）和氦原子核（包含两个质子和两个中子）与电子复合，构成电中性的氢原子和氦原子。在这个时分，宇宙开端变得“透明”，能够让剩余的热辐射在其中自由穿行。随着宇宙进一步收缩，热辐射冷却，频率移到微波和红外区域，温度只需2.7开尔文（–270.5摄氏度），只比绝对零度高几度。这一微波背景辐射由几位理论物理学家预言，并于1964年由阿尔诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊意外观测到。自此以后，COBE、WMAP和普朗克卫星都细致研讨了宇宙背景辐射。

宇宙标度因子（cosmic scale factor）　 一个无量纲的量，常用字母a表示。假如d代表t时辰两点间的固有距离，d0是此前某个固定时辰t0这两点间的距离，那么a=d/d0。在一个以固定速率收缩的宇宙中，d大于d0，a是一个固定的大于1的值。哈勃参数 H能够定义为a随时间的变更率（通常用来表示）除以a。我们能够将看成收缩或收缩的速率。由于d0是固定的，它不随时间而改动，因而=/d0，其中表示固有距离随时间的变更率。我们能够将交流成退行速度v。因而，H=/a=/d=v