Словарь научных терминов

Абелева калибровочная симметрия. Калибровочная симметрия в квантовой электродинамике.

Абсолютный нуль. Наинизшая возможная температура, равная 0 K пли примерно ?273° C.

Амплитуда. Максимальная высота вершины волны или минимальная глубина впадины волны.

Антиматерия. Материя, имеющая гравитационные свойства обычной материи, но противоположные по знаку электрический заряд и константы взаимодействия ядерных сил.

Античастица. Частица антиматерии.

Антропный принцип. Учение, объясняющее наблюдаемые свойства Вселенной тем, что при других свойствах возникновение жизни было бы маловероятно, и, следовательно, не было бы наблюдателей, способных увидеть эти отличия.

Атом. Фундаментальная строительная единица материи, состоящая из ядра (в которое входят протоны и нейтроны) и движущихся по орбитам электронов.

Безмассовая чёрная дыра. Особый тип чёрных дыр в теории струн, начальные массы которых могут быть велики, но уменьшаются по мере сжатия части многообразия Калаби–Яу. Когда эта часть пространства сжимается в точку, изначально массивные чёрные дыры становятся безмассовыми. В таком состоянии чёрная дыра не обладает более такими обычными для чёрных дыр свойствами, как горизонт событий.

Бесконечности. Бессмысленные результаты, характерные для вычислений в общей теории относительности и квантовой механике в формулировках, основанных на понятии точечной частицы.

Бозон. Частица или колебательная мода струны с целочисленным спином; как правило, бозоны являются частицами-переносчиками взаимодействий.

Большое сжатие. Гипотеза о том, что в будущем расширение Вселенной прекратится, сменится сжатием и закончится коллапсом всего пространства и всей материи; понятие, противоположное понятию Большого взрыва.

Большой взрыв. Принятая в настоящее время теория, суть которой состоит в том, что расширяющаяся Вселенная родилась около 15 миллиардов лет назад из состояния с огромной энергией, плотностью и степенью сжатия.

Брана. Любой протяжённый объект в теории струн. 1-брану называют струной, 2-брану называют мембраной; у 3-браны имеются три протяжённых измерения, и т. д. В общем случае, p-брана имеет p пространственных измерений.

Великое объединение. Класс теорий, объединяющих три негравитационных взаимодействия в рамках единого формализма.

Виртуальные частицы. Частицы, которые на мгновение извергаются из вакуума; в соответствии с соотношением неопределённостей, они существуют за счёт заимствованной из вакуума энергии и быстро аннигилируют, возвращая тем самым энергетический долг.

Волновая функция. Вероятностные волны; понятие, на основе которого строится квантовая механика.

Вторая революция в теории суперструн. Этап развития теории струн, начавшийся примерно в 1995 г., когда начали проясняться некоторые непертурбативные аспекты теории.

Второе начало термодинамики. Закон, согласно которому полная энтропия постоянно растёт.

Гладкий, гладкое многообразие. Область пространства, в которой его структура является плоской или гладко искривлённой, и не имеет никаких зажимов, разрывов или складок.

Глюон. Наименьший сгусток поля ядерных сил; частица, передающая сильное взаимодействие.

Горизонт событий. Характерная для чёрной дыры поверхность «в направлении только туда»: согласно законам гравитации, после пересечения этой поверхности обратного пути нет, настолько сильно гравитационное притяжение чёрной дыры.

Гравитационное взаимодействие. Самое слабое из четырёх типов фундаментальных взаимодействий в природе. Описывалось сначала теорией тяготения Ньютона, а затем общей теорией относительности Эйнштейна.

Гравитон. Наименьший сгусток поля гравитационных сил; частица, передающая гравитационное взаимодействие.

Двумерная сфера. См. сфера.

Детерминизм Лапласа. Идея Вселенной как часового механизма, состоящая в том, что полное знание состояния Вселенной в заданный момент времени полностью определяет её состояния в будущие и прошлые моменты.

Длина волны. Расстояние между соседними горбами или впадинами волны.

Дуальность сильной и слабой связи. Ситуация, в которой теория с сильной связью оказывается дуальной, т. е. физически эквивалентной, теории со слабой связью.

Дуальный, дуальность, дуальные симметрии. Ситуация, в которой две или более теорий кажутся совершенно различными, но в действительности приводят к одинаковым физическим следствиям.

Единая теория, единая теория поля. Любая теория, описывающая все четыре типа взаимодействий и все типы материи в рамках единого универсального формализма.

Замедление времени. Эффект специальной теории относительности, согласно которому для движущегося наблюдателя течение времени замедляется.

Замкнутая струна. Струна, имеющая вид петли.

Заряд. Свойство частицы, определяющее способность частицы к взаимодействию определённого типа. Например, электрический заряд определяет поведение частицы при электромагнитном взаимодействии.

Зеркальная симметрия. В контексте теории струн это симметрия, благодаря которой два различных многообразия Калаби–Яу, выбранные в качестве свёрнутых измерений, приводят к одинаковым физическим результатам. Такие многообразия называются зеркальной парой.

Излучение. Перенос энергии волнами или частицами.

Измерение. Независимая ось или направление в пространстве или пространстве-времени. Пространство вокруг нас имеет три измерения (направления слева-направо, сзади-вперёд, снизу-верх), а наше пространство-время имеет четыре измерения (три уже упомянутых оси а также ось из прошлого в будущее). В теории суперструн требуется, чтобы Вселенная имела дополнительные пространственные измерения.

Интерференционная картина. Волновая картина, возникающая в результате наложения и смешения волн, излучаемых из различных точек.

Инфляция, инфляционная космология. Модификация стандартной космологической модели Большого взрыва, в которой предполагается, что на ранних этапах развития Вселенная претерпевает колоссальное расширение с огромной скоростью.

Калибровочная симметрия. Симметрия, лежащая в основе квантово-механического описания трёх негравитационных взаимодействий; она означает инвариантность физической системы относительно различных сдвигов значений зарядов, которые могут меняться от точки к точке в пространстве-времени.

Калибровочная симметрия слабого взаимодействия. Калибровочная симметрия, лежащая в основе слабого взаимодействия.

Калибровочный бозон слабого взаимодействия. Наименьший сгусток поля слабого взаимодействия; частица, передающая слабое взаимодействие; различают W-бозоны и Z-бозоны.

Картина колебаний. Точное число горбов и впадин (а также их амплитуда) колеблющейся струны.

Квантовая геометрия. Модификация римановой геометрии, необходимая для точного описания физических свойств пространства на ультрамикроскопических масштабах, где важную роль начинают играть квантовые эффекты.

Квантовая гравитация. Теория, объединяющая квантовую механику и общую теорию относительности (возможно, с изменениями). Теория струн является примером теории квантовой гравитации.

Квантовая клаустрофобия. См. квантовые флуктуации.

Квантовая механика. Свод физических законов, действующих во Вселенной, чьи нетривиальные свойства, например, соотношение неопределённостей, квантовые флуктуации и корпускулярно-волновой дуализм, становятся ярко выраженными на микроскопических масштабах атомов и субатомных частиц.

Квантовая пена. См. пространственно-временная пена.

Квантовая теория поля. См. релятивистская квантовая теория поля.

Квантовая теория электрослабых взаимодействий. См. теория электрослабых взаимодействий.

Квантовая хромодинамика (КХД). Релятивистская квантовая теория поля, описывающая сильное взаимодействие и свойства кварков.

Квантовая электродинамика (КЭД). Релятивистская квантовая теория поля, описывающая электроны и электромагнитное взаимодействие.

Квантовые флуктуации. Случайное поведение системы на микроскопических масштабах вследствие соотношения неопределённостей.

Квантово-механическое туннелирование. Квантово-механическое явление, состоящее в том, что объекты могут проходить сквозь препятствия, которые, с точки зрения классических законов Ньютона, являются непреодолимыми.

Квантовый детерминизм. Свойство квантовой механики, состоящее в том, что знание квантового состояния системы в некоторый момент времени полностью определяет квантовое состояние системы в прошедшие и будущие моменты времени. Знание квантового состояния, однако, определяет лишь вероятность того или иного будущего.

Кванты. Мельчайшие единицы, на которые, в соответствии с законами квантовой механики, дробятся другие физические сущности. Например, фотоны являются квантами электромагнитного поля.

Кварк. Частица материи, участвующая в сильных взаимодействиях. Есть шесть разновидностей кварков (u, d, c, s, t, b), и каждый их них имеет три «цвета» (красный, зелёный, синий).

Киральный, киральность. Свойство физики элементарных частиц, состоящее в различии правого и левого, и указывающее на то, что Вселенная является несимметричной относительно замен правого и левого.

Колебательное число. Целое число, описывающее энергию однородных колебаний струны; эта энергия соответствует движению струны как единого целого, в противоположность энергии, связанной с изменением её формы.

Конифолдный переход. Эволюция пространства Калаби–Яу, являющегося частью Вселенной, при которой структура пространства разрывается и восстанавливается сама собой. Физические следствия такого перехода являются мягкими и допустимыми в рамках теории струн. Характер разрывов более серьёзный, чем в случае флоп-перестройки.

Константа связи. См. константа связи струны.

Константа связи струны. Положительное число, определяющее вероятность основных процессов в теории струн — распада одной струны на две или соединения двух струн в одну. В каждой теории струн имеется своя константа связи, значение которой должно вычисляться из некоторого уравнения. В настоящее время подобные уравнения недостаточно изучены для того, чтобы из них можно было получить какую-либо полезную информацию. Если константа связи меньше 1, применимы методы теории возмущений.

Корпускулярно-волновой дуализм. Фундаментальное понятие квантовой механики, состоящее в том, что объекты проявляют как волновые свойства, так и свойства частиц.

Космологическая постоянная. Постоянная, вводимая в исходные уравнения общей теории относительности для получения решения, описывающего статическую Вселенную; она интерпретируется как постоянная плотность энергии вакуума.

Кривизна. Отклонение объекта, пространства или пространства-времени от плоской формы и, тем самым, отклонение от законов евклидовой геометрии.

Лоренцевское сокращение. Эффект специальной теории относительности, вследствие которого движущееся тело оказывается укороченным в направлении его движения.

Макроскопический. Относящийся к масштабам, с которыми люди сталкиваются в повседневной жизни, а также к более крупным масштабам; противоположный микроскопическому.

Мировая поверхность. Двумерная поверхность, заметаемая струной при её движении.

Многомерное отверстие. Обобщение понятия отверстия тора на случай высших размерностей.

Мода струны. Конфигурация (колебательная мода, топологическая мода), в которой может находиться струна.

M-теория. Теория, возникшая во время второй революции в теории суперструн, и объединяющая пять ранее известных теорий суперструн в рамках одного всеобъемлющего формализма. В M-теории одиннадцать пространственно-временных измерений; многие её свойства до сих пор не изучены.

Мульти-вселенная. Гипотетическое обобщение, в котором наша Вселенная является лишь одной из огромного числа отдельных и самостоятельных вселенных.

Наблюдатель. Идеальное лицо или устройство, измеряющее определённые свойства физической системы.

Нарушение симметрии. Понижение симметрии, присущей системе, обычно связываемое с фазовым переходом.

Начальные условия. Данные, описывающие исходное состояние физической системы.

Нейтрино. Электрически нейтральная частица, участвующая лишь в слабых взаимодействиях.

Нейтрон. Электрически нейтральная частица, обычно находящаяся в ядре атома; нейтрон состоит из трёх кварков (двух d-кварков и одного u-кварка).

Нульмерная сфера. См. сфера.

Ньютоновская механика. Законы, описывающие движение тел исходя из понятия абсолютного пространства и времени; эти законы господствовали в физике до создания Эйнштейном специальной теории относительности.

Ньютоновская универсальная теория тяготения. Теория тяготения, в которой сила притяжения между двумя точечными неподвижными телами пропорциональна произведению масс этих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Позже эта теория была заменена эйнштейновской общей теорией относительности.

Обратный. Обратный данному числу; например, обратное 3 равно 1/3, обратное 1/2 есть 2.

Общая теория относительности. Эйнштейновская формулировка теории гравитации, в которой пространство-время, вследствие его кривизны, передаёт гравитационное взаимодействие.

Однородные колебания. Движение струны как единого целого без изменения формы.

Однопетлевой вклад. Вклад вычислений по теории возмущений для процесса, в котором участвует одна виртуальная пара струн (или частиц, в теории точечных частиц).

Открытая струна. Струна с двумя свободными концами.

Пена. См. пространственно-временная пена.

Первичный нуклеосинтез. Образование атомных ядер, происходившее в течение первых трёх минут после Большого взрыва.

Переход с изменением топологии. Эволюция структуры пространства, в ходе которой пространство разрывается, что приводит к изменению его топологии.

Планковская длина. Составляет около 10^?33 см. Масштаб, ниже которого квантовые флуктуации структуры пространства-времени становятся громадными. Характерный размер струны в теории струн.

Планковская масса. Приблизительно 10¹⁹ массы протона или приблизительно 10^?5 г; примерная масса небольшой пылинки. Характерная масса колеблющейся струны в теории струн.

Планковская энергия. Приблизительно 1 000 кВт • ч. Энергия, необходимая для изучения явлений на масштабах планковской длины. Характерная энергия колеблющейся струны в теории струн.

Планковское время. Приблизительно 10^?43 с. Время, когда размер Вселенной был примерно равен планковской длине; точнее, время, за которое свет проходит расстояние, равное планковской длине.

Планковское натяжение. Приблизительно 10³⁹ т. Характерное натяжение струны в теории струн.

Плоский. Подчиняющийся законам евклидовой геометрии; имеющий форму, похожую на поверхность совершенно гладкого стола, а также многомерные обобщения подобных объектов.

Подход с использованием теории возмущений. См. теорию возмущений.

Поле, поле сил. С макроскопической точки зрения это способ передачи действия силы; поле описывается набором чисел в каждой точке пространства, задающим величину и направление силы в этой точке.

Постоянная Планка. Фундаментальная квантово-механическая константа, обозначаемая символом h. Она определяет масштаб дискретных значений энергии, массы, спина, и т. д. на микроскопическом уровне. Её значение равно 1,05 ? 10^?27 (г • см²)/с.

Принцип относительности. Фундаментальный принцип специальной теории относительности, постулирующий, что все наблюдатели, движущиеся с постоянной скоростью, испытывают действие одних и тех же физических законов и, следовательно, каждый наблюдатель, движущийся с постоянной скоростью, вправе утверждать, что он находится в покое. Этот принцип обобщается принципом эквивалентности.

Принцип эквивалентности. Фундаментальный принцип общей теории относительности, постулирующий невозможность отличить ускоренное движение от погружения в гравитационное поле (для достаточно малых областей наблюдения). Обобщает принцип относительности, утверждая, что любой наблюдатель, вне зависимости от характера его движения, может считаться покоящимся, если только допускается наличие подходящего гравитационного поля.

Проблема горизонта. Космологический парадокс, связанный с тем, что области Вселенной, разделённые огромными расстояниями, имеют, тем не менее, практически одинаковые свойства (например, температуру). Решение проблемы предлагает инфляционная космология.

Произведение. Результат умножения двух чисел.

Пространственно-временная пена. Пенистая, волнистая и нерегулярная структура ткани пространства-времени на ультрамикроскопических масштабах с точки зрения теории точечных частиц. Эта пена являлась главной причиной несовместимости квантовой механики и общей теории относительности до формулировки теории струн.

Пространство Калаби–Яу, многообразие Калаби–Яу. Пространство (многообразие), в которое в теории струн могут сворачиваться дополнительные пространственные измерения; вид пространства согласован с уравнениями движения.

Пространство-время. Объединение пространства и времени, первоначально появившееся в специальной теории относительности. Его можно рассматривать как «ткань», из которой скроена Вселенная; пространство-время представляет собой динамическую арену, на которой разыгрываются все события во Вселенной.

Протон. Положительно заряженная частица, обычно находящаяся в ядре атома; протон состоит из трёх кварков (двух u-кварков и одного d-кварка).

Протяжённое измерение. Пространственное (или пространственно-временное) измерение больших размеров, являющееся непосредственно наблюдаемым; измерение, известное из опыта, в противоположность свёрнутому измерению.

Резонанс. Одно из естественных состояний колебательной физической системы.

Реликтовое излучение. Микроволновое излучение во Вселенной, рождённое в момент Большого взрыва; по мере расширения Вселенной его плотность и энергия уменьшаются.

Релятивистская квантовая теория поля. Квантово-механическая теория поля (например, электромагнитного), в которую заложены принципы специальной теории относительности.

Решение Шварцшильда. Решение уравнений общей теории относительности для случая сферически-симметричного распределения материи; одним из следствий этого решения является возможность существования чёрных дыр.

Риманова геометрия. Математический формализм описания искривлённых пространств любой размерности. Играет центральную роль в эйнштейновском описании пространства-времени в общей теории относительности.

Свёрнутое (компактифицированное) измерение. Пространственное измерение, протяжённость которого недостаточна для того, чтобы это измерение было наблюдаемым; пространственное измерение, которое смято, скручено или сжато до крайне малого размера, вследствие чего его непосредственное обнаружение невозможно.

Световые часы. Гипотетические часы, измеряющие время подсчётом числа пролётов одного фотона, движущегося между двумя зеркалами.

Семейства. Разделение частиц материи на три группы, каждую из которых называют семейством. Частицы каждого последующего семейства отличаются от частиц предыдущего бо?льшими массами, но имеют те же электрические и ядерные заряды.

Сильное взаимодействие. Сильнейшее из четырёх видов взаимодействия, удерживающее кварки внутри протонов и нейтронов, а протоны и нейтроны внутри атомных ядер.

Симметрия. Свойство физической системы, состоящее в том, что эта система не изменяется при определённых преобразованиях. Например, сфера симметрична относительно вращений, так как при вращениях её вид не изменяется.

Симметрия сильных взаимодействий. Калибровочная симметрия, лежащая в основе сильного взаимодействия, выражающаяся в неизменности системы при сдвигах цветовых зарядов кварков.

Сингулярность. Место, где структура пространства или пространства-времени претерпевает сильный разрыв.

Скорость. Быстрота и направление движения объекта.

Слабое взаимодействие, слабые ядерные силы. Один из четырёх типов фундаментальных взаимодействий, наиболее известный благодаря радиоактивному распаду.

Соотношение неопределённостей. Открытый Гейзенбергом принцип квантовой механики, состоящий в том, что некоторые из свойств Вселенной, например, положение и скорость частицы, не могут быть известны абсолютно точно. Неопределённый характер микромира становится всё более выраженным, по мере того как пространственные и временные масштабы, на которых рассматриваются эти свойства, становятся всё меньше. Величины, характеризующие частицы и поля, колеблются и резко изменяются в пределах значений, допустимых соотношением неопределённостей. Это означает, что микромир представляет собой царство хаоса, погружённое в море квантовых флуктуаций.

Состояния БПС. Состояния суперсимметричной теории, свойства которых полностью определяются из соображений симметрии.

Специальная теория относительности. Предложенные Эйнштейном законы о свойствах пространства и времени в отсутствие гравитации (см. также общая теория относительности).

Спин. Квантово-механическое понятие, соответствующее моменту импульса в классической механике. У частиц есть «врождённое» количество спина, равное целому или полуцелому числу (в единицах постоянной Планка), которое никогда не изменяется.

Стандартная космологическая модель. Теория Большого взрыва, дополненная пониманием трёх негравитационных взаимодействий, составляющих стандартную модель элементарных частиц.

Стандартная модель элементарных частиц, стандартная модель, стандартная теория. Весьма успешная теория, описывающая негравитационные силы и их действие на материю. По сути, она является объединением квантовой хромодинамики и теории электрослабых взаимодействий.

Струна. Фундаментальный одномерный объект, являющийся основным понятием теории струн.

Суммирование по путям. Формулировка квантовой механики, в которой учитываются движения частиц из одной точки в другую по всем возможным путям между точками.

Супергравитация. Класс теорий (описывающих точечные частицы), в которых принципы общей теории относительности дополняются суперсимметрией.

Суперпартнёры. Частицы, спины которых отличаются на 1/2, и которые связаны преобразованием суперсимметрии.

Суперсимметричная квантовая теория поля. Квантовая теория поля, включающая суперсимметрию.

Суперсимметричная стандартная модель. Суперсимметричное обобщение стандартной модели элементарных частиц. Для неё характерно удвоение числа известных элементарных частиц.

Суперсимметрия. Симметрия, связывающая свойства частиц с целым спином (бозонов) со свойствами частиц с полуцелым спином (фермионов).

Сфера. Поверхность шара. Поверхность обычного трёхмерного шара имеет два измерения (которые, аналогично поверхности Земли, можно параметризовать двумя числами — «широтой» и «долготой»), Однако понятие сферы может быть обобщено для шаров и их поверхностей в любом числе измерений. Одномерная сфера есть необычное название окружности, нульмерная сфера состоит из двух точек (это объясняется в основном тексте книги). Трёхмерную сферу представить сложнее: она является поверхностью четырёхмерного шара.

Тахион. Частица, квадрат массы которой отрицателен; её присутствие в теории обычно приводит к несостоятельности теории.

Теории Калуцы–Клейна. Класс квантовых теорий, содержащих свёрнутые измерения.

Теории супергравитации высших размерностей. Класс теорий супергравитации, в которых число пространственно-временных измерений больше четырёх.

Теория 11-мерной супергравитации. Перспективная многомерная теория супергравитации, разработанная в 1970-х гг., затем почти забытая, а впоследствии оказавшаяся важной частью теории струн.

Теория бозонных струн. Первая из известных теорий струн; все её колебательные моды — бозонные.

Теория возмущений. Формализм для упрощения сложной задачи поиска приближённого решения, в процессе которого решение последовательно уточняется путём систематического учёта информации, полученной на предыдущих этапах.

Теория всего. Квантово-механическая теория, объединяющая все взаимодействия и типы материи.

Теория E-гетеротических струн; теория гетеротических струн с группой симметрии E₈ ? Е₈. Одна из пяти теорий суперструн; описывает замкнутые струны, правые колебательные моды которых похожи на моды струн типа II, а левые колебательные моды включают моды бозонных струн. Имеет важные, но нетривиальные отличия от теории O-гетеротических струн.

Теория O-гетеротических струн; теория гетеротических струн с группой симметрии O(32). Одна из пяти теорий суперструн; описывает замкнутые струны, правые колебательные моды которых похожи на моды струн типа II, а левые колебательные моды включают моды бозонных струн. Имеет важные, но нетривиальные отличия от теории E-гетеротических струн.

Теория Максвелла, теория электромагнитных взаимодействий. Теория, объединяющая электричество и магнетизм, предложенная Максвеллом в 1880-е годы и основанная на понятии электромагнитного поля; доказывает, что видимый свет является примером электромагнитной волны.

Теория с сильной связью. Теория, в которой константа связи струны больше 1.

Теория со слабой связью. Теория, в которой константа связи струны меньше 1.

Теория струн. Объединённая теория мироздания, в которой постулируется, что фундаментальными объектами в природе являются не нульмерные точечные частицы, а крошечные одномерные нити, называемые струнами. В теории струн гармонически сочетаются квантовая механика и общая теория относительности — ранее известные законы малого и большого, — являющиеся во всех других случаях несовместимыми. Часто «теория струн» является сокращением от «теории суперструн».

Теория струн типа I. Одна из пяти теорий суперструн; включает как открытые, так и замкнутые струны.

Теория струн типа IIA. Одна из пяти теорий суперструн; включает замкнутые струны с симметрией между правыми и левыми колебательными модами.

Теория струн типа IIB. Одна из пяти теорий суперструн; включает замкнутые струны с асимметрией между правыми и левыми колебательными модами.

Теория суперструн. Суперсимметричное обобщение теории струн.

Теория электрослабых взаимодействий. Релятивистская квантовая теория поля, описывающая слабые взаимодействия и электромагнитные взаимодействия в рамках единого формализма.

Термодинамика. Установленные в XIX в. законы, описывающие свойства, связанные с теплотой, работой, энергией, энтропией, и взаимосвязь между ними в ходе эволюции физической системы.

Топологическая мода. Конфигурация струны, намотанной вокруг циклического пространственного измерения.

Топологически неэквивалентные. Два многообразия, которые нельзя продеформировать одно в другое без какого-либо повреждения их структуры.

Топологический вклад в энергию. Энергия струны, намотанной вокруг циклического измерения пространства.

Топологическое число. Число витков струны вокруг циклического пространственного измерения.

Топология. Разбиение многообразий на группы, в каждой из которых одно многообразие можно продеформировать в другое без какого-либо разрыва или повреждения структуры.

Тор. Двумерная поверхность «бублика».

Тор с несколькими ручками. Обобщение многообразия тора на случай более одного отверстия.

Трёхмерная сфера. См. сфера.

Туннель. Трубообразная область пространства, соединяющая одну часть Вселенной с другой.

Ультрамикроскопические. Масштабы длин короче планковской длины (а также временные масштабы короче планковского времени).

Уравнение Клейна–Гордона. Фундаментальное уравнение релятивистской квантовой теории поля.

Уравнение Шрёдингера. Уравнение, описывающее эволюцию волн вероятности в квантовой механике.

Ускорение. Изменение скорости объекта или его направления движения. См. также скорость.

Ускоритель частиц. Установка для разгона частиц до скорости, близкой к скорости света, и для сталкивания их друг с другом с целью изучения структуры материи.

Фаза. Применительно к веществу фаза означает одно из его возможных состояний: твёрдая фаза, жидкая фаза, газообразная фаза. В общем случае фаза относится к возможным описаниям физической системы при изменении параметров, от которых зависит система (например, температуры, значения константы связи струны, вида пространства-времени и т. д.).

Фазовый переход. Эволюция физической системы от одной фазы к другой.

Фейнмановское суммирование по путям. См. суммирование по путям.

Фермион. Частица или колебательная мода струны, имеющая полуцелый спин и обычно являющаяся частицей материи.

Флоп-перестройка. Эволюция компоненты Калаби–Яу всего пространства, при которой её структура разрывается и склеивается заново, при этом изменения физических характеристик малы и допустимы в рамках теории струн.

Флоп-перестройка с разрывом пространства. См. флоп-перестройка.

Фотон. Минимальный пакет электромагнитного поля; частица, передающая электромагнитные взаимодействия; наименьший сгусток света.

Фотоэффект. Явление выбивания электронов с поверхности металлов под действием света.

Частица, передающая взаимодействие. Наименьший сгусток поля сил; микроскопический переносчик взаимодействия.

Частота. Число полных периодов волновых колебаний в секунду.

Чёрная дыра. Объект, гравитационное поле которого настолько сильно, что способно захватывать всё, что подойдёт достаточно близко (ближе горизонта событий чёрной дыры), даже свет.

Шкала Кельвина. Шкала температур, в которой отсчёт идёт относительно абсолютного нуля.

Экстремальные чёрные дыры. Чёрные дыры, обладающие максимально возможным количеством заряда при данной полной массе.

Электромагнитная волна. Волнообразное возмущение электромагнитного поля; электромагнитные волны распространяются со скоростью света. Примеры: видимый свет, рентгеновские лучи, радиоволны, инфракрасное излучение.

Электромагнитное взаимодействие, электромагнитные силы. Одно из четырёх типов фундаментальных взаимодействий, объединяющее электрические и магнитные силы.

Электромагнитное излучение. Перенос энергии электромагнитной волной.

Электромагнитное поле. Силовое поле электромагнитных сил, состоящее из силовых электрических и магнитных линий в каждой точке пространства.

Электрон. Отрицательно заряженная частица, вращающаяся по орбите вокруг ядра атома.

Энтропия. Мера беспорядка в физической системе; число перегруппировок компонент системы, не приводящих к изменению её общего вида.

Энтропия чёрной дыры. Энтропия, характеризующая чёрную дыру.

Ядро. Сердцевина атома, состоящая из протонов и нейтронов.

2-брана. См. брана.

3-брана. См. брана.

W-бозон. См. калибровочный бозон слабого взаимодействия.

Z-бозон. См. калибровочный бозон слабого взаимодействия.