力荷（Force charge）粒子具有的对某种力的作用产生一定响应的性质。例如，粒子的电荷决定了它对电磁力的反应。
粒子加速器（Particle accelerator）使粒子产生近光速度并将其挤压在一起以探测物质结构的机器。
粒子物理学标准模型（Standard model of particle physics）关于引力外的3种力及其与物质相互作用的高度成功的理论。是量子色动力学与弱电理论的强有力统一。
粒子族（Families）物质粒子有组织地分成3组，每一组被称为一族。每一族粒子带有相同的电荷和核力荷，但后一族的粒子有更大的质量。
量子（Quanta）根据量子力学，物质可以分解成的最小物理单元。例如，光子是电磁场的量子。
量子场论（Quantum field theory）见相对论量子场论。
量子电动力学（Quantum electrodynamics, QED）融合了狭义相对论的电磁力和电子的相对论量子场论。
量子几何（Quantum geometry）为了描写量子效应显著的超微观尺度下的空间的物理而对黎曼几何进行的修正。
量子决定论（Quantum determinism）量子力学的一个性质。一个系统在某一时刻的量子态完全决定了它在过去和未来任意时刻的量子态。然而量子态的知识只能决定它在未来某个时刻实际发生的几率。
量子力学（Quantum mechanics）主宰宇宙的一个理论框架，有许多陌生的基本特征，如不确定性、量子涨落、波粒二象性等，在原子和亚原子的微观尺度上将变得极为显著。
量子泡沫（Quantum foam）见时空泡沫。
量子弱电理论（Quantum electroweak theory）见弱电理论。
量子色动力学（Quantum chromodynamics, QCD）融合了狭义相对论的强力和夸克的相对论量子场论。
量子隧道（Quantum tunneling）量子力学的一个特征，指物体可以通过在牛顿经典物理定律看来不可能通过的势垒。
量子引力（Quantum gravity）能成功融合（可能有一定修正）量子力学和广义相对论的一个理论。弦理论是这种理论的一个例子。
量子幽闭（Quantum claustrophobia）见量子涨落。
量子涨落（Quantum fluctuation）系统在微观尺度上由于不确定性原理而出现的湍流行为。
零维球面（Zero-dimensional sphere）见球面。
洛伦兹收缩（Lorentz contraction）狭义相对论表现的一个特征：运动物体在运动方向上显得缩短了。
麦克斯韦理论，麦克斯韦电磁理论（Maxwell theory, Maxwell electromagnetic theory）麦克斯韦19世纪80年代在电磁场概念基础上提出的统一电与磁的理论，证明了可见光是电磁波的一种。
膜（Brane）弦理论中出现的任何延展体。1-膜是弦，2-膜即通常的膜，3-膜有3个延展方向（维），等等。一般地说，p-膜有p个空间维。
牛顿万有引力理论（Newton's universal theory of gravity）一种引力理论，宣称两个物体间的相互吸引力正比于物体质量的乘积，反比于物体间距离的平方；后来被爱因斯坦的广义相对论所取代。
牛顿运动定律（Newton's laws of motion）以绝对的不可变易的空间和时间概念为基础的描写物体运动的定律；在爱因斯坦发现狭义相对论之前，这些定律是不可动摇的。
耦合常数（Coupling constant）见弦耦合常数。
频率（Frequency）波在每一秒钟所完成的波动循环数。
平直性（Flat）欧几里得几何应服从的法则。例如完全光滑的桌面以及它的高维推广。
普朗克长度（Planck length）约10-33厘米。在小于它的尺度下，时空结构的量子涨落开始变得剧烈。弦理论中一根弦的典型大小。
普朗克常数（Planck constant）记作h，量子力学的基本常数。它决定着能量、质量、自旋等物理量的离散单位的大小，微观世界即照那些单位分离。它的值为6.62×10-34焦·秒。
普朗克能量（Planck energy）约1000千瓦时；探测普朗克长度下的距离所必需的能量。弦理论中一根振动弦的典型能量。
普朗克时间（Planck time）约10-43秒。这时的宇宙大小约为普朗克长度；更准确地说，它是光经过普朗克长度的时间。
普朗克张力（Planck tension）约1039吨。弦理论的典型张力。
普朗克质量（Planck mass）约质子质量的1000亿亿倍，10-5克；大约一粒灰尘的质量。弦理论中一根振动弦的典型等价质量。
奇点（Singularity）时空的空间几何彻底破碎的地方。
强力，强核力（Strong force, Strong nuclear force）4种基本力中最强的，主要作用是把夸克束缚在质子和中子里，并把质子和中子束缚在原子核中。
强力对称性（Strong force symmetry）作为强力基础的一种规范对称性，与物理系统在夸克颜色转移下的不变性相关。
强耦合（Strong coupled）弦耦合常数大于1的理论。
球面（Sphere）球体的外表面。我们熟悉的3维球体的表面是2维的（可以用两个数来表征，如地球表面的“经度”和“纬度”）。不过，球面概念还更一般地用于任何维的球体和球面。1维球面是圆周的更富想象的名字；0维球面是两个点（解释见正文）。3维球面则很难画出来，它是4维球体的表面。
曲率（Curvature）物体、空间或时空形态偏离平直形态，从而也偏离欧几里得几何法则的程度。
热力学（Thermodynamics）19世纪发展起来的理论，描写物理系统的热、功、能、熵及其相互演化。
热力学第二定律（Second law of thermodynamics）关于总熵永远增大的定律。
人存原理（Anthropic principle）关于宇宙为什么具有我们观测的性质的一种解释原则，假如宇宙不是那样，就可能不会形成生命，从而也就不会有我们来观测那些变化。
弱电理论（Electroweak theory）在一个统一框架下描写弱力和电磁力的相对论量子场论。
弱规范玻色子（Weak gauge boson）弱力场的最小单元，弱力的信使粒子，叫W或Z玻色子。
弱力，弱核力（Weak force, Weak nuclear force）4种基本力之一，最有名的表现是辐射衰变中的力。
弱耦合（Weak coupled）弦耦合常数小于1的理论。
3维球面（Three-dimensional sphere）见球面。
熵（Entropy）物理系统无序的量度；由在不改变系统外在表现的条件下重新安排系统组成的方式数来决定。
11维超引力（Eleven-dimensional supergravity）一个很有希望的高维超引力理论，在20世纪70年代发展，后来被忽略，最近被证明为弦理论一个重要部分。
时间膨胀（Time dilation）狭义相对论中的现象，在运动观测者看来，时间流变慢了。
时空（Spacetime）最先出现在狭义相对论的空间和时间的统一体，可以看作宇宙赖以形成的一种“结构”，为宇宙事件的发生提供了动力学的舞台。
时空泡沫（Spacetime foam）根据传统的点粒子观点，超微观尺度的时空结构所表现的扭曲、混乱特征。弦理论出现以前，这是量子力学与广义相对论互不相容的一个根本原因。
时空破裂翻转变换（Space-tearing flop transition）见翻转变换。
史瓦西解（Schwarzschild solution）广义相对论方程关于球状物质分布的解，这个解的一个结果是可能存在黑洞。
世界叶（World-sheet）弦运动扫过的2维曲面。
视界问题（Horizon problem）与下面事实相关的一个宇宙学难题：宇宙中分隔遥远的区域具有几乎完全相同的性质，如温度。暴胀宇宙模型提供了一个答案。
手征的，手征性（Chiral, Chirality）基本粒子物理学区别左和右的特征，说明宇宙不完全是左右对称的。
速度（Velocity）物体运动矢量，包括运动方向和速率。
统一理论，统一场论（Unified theory, Unified field theory）在一个包罗一切的框架下描写一切力和物质的理论。
拓扑（Topology）几何形态的分类性质，同一类型的不同形态可以不经过任何结构破坏而相互变换。
拓扑差异（Topologically distinct）两种形态如果不经过某种形式的结构破坏不可能从一个变形为另一个。
拓扑改变变换（Topology-changing transition）发生结构破坏的空间演化，从而成为不同拓扑的空间。
微扰方法（Perturbative approach, Perturbative method）见微扰论。
微扰论（Perturbative theory）一种简化问题的方法，先寻找一个近似解，然后将原来忽略的、未系统考虑的细节包括进来。
维（Dimension）空间或时空的一个独立方向或坐标轴。我们周围的空间有3个维（上下、前后、左右），而我们熟悉的时空有4个维（前面的3个空间轴和1个时间轴）。超弦理论要求宇宙有更多的空间维。
无穷大（Infinities）在点粒子框架下的广义相对论和量子力学计算中出现的一类典型的无意义结果。
无质量黑洞（Massless black hole）弦理论中的一类特殊黑洞，它原来可能有巨大质量，但随着空间卡-丘部分的收缩而变得越来越轻，当卡-丘空间收缩到一个点时，它的质量也完全消失了，成为无质量的。在这种状态，它不再表现通常的黑洞性质，如事件视界。
狭义相对论（Special relativity）爱因斯坦关于在无引力作用时的空间和时间定律。（参见广义相对论。）
弦（String）基本的1维物体，是弦理论的物质基元。
弦理论（String theory）一个统一理论，提出自然的基本组成不是0维的点粒子，而是1维的被称为弦的小细丝。弦理论和谐地统一了量子力学和广义相对论这两个已知的然而互不相容的关于“小”和“大”的理论体系。通常是超弦理论的简称。
弦模式（String mode）弦可能表现的形式（如振动模式，缠绕形式等）。
弦耦合常数（String coupling constant）一个（正）数，决定着一根弦如何分裂为两根，或者两根弦如何结合成一根——弦理论的基本过程。每个弦理论都有自己的耦合常数，其值可以由方程来决定；不过，我们现在的方程还不足以得出任何有用的信息。耦合常数小于1意味着微扰论是有效的。
相（Phase）用于物质时，指它可能的状态：固相、液相和气相。更一般地说，指一个物理系统在所依赖的某个性质（温度，弦耦合常数值，时空形式等）发生改变时所可能表现的图像。
相变（Phase transition）物理系统从一个相到另一个相的转变。
相对论量子场论（Relativistic quantum field theory）融合了狭义相对论的关于场（如电磁场）的量子力学理论。
相对性原理（Principle of relativity）狭义相对论的中心原理，声称所有匀速运动的观测者都遵从相同的物理学定律，因每一个匀速运动的观测者都可以说自己是静止的。这个原理被推广为等效原理。
信使粒子（Messenger particle）力场的最小作用单位，力的微观携带者。
虚粒子（Virtual particles）从真空瞬时生成的粒子，根据不确定性原理，依靠借能量而存在，然后在瞬间湮灭，从而还回能量。
薛定谔方程（Schrödinger equation）量子力学中决定几率波演化的方程。
延展维（Extended dimension）大的能直接显现的空间（和时空）维，是我们熟悉的维，与卷缩维相对。
引力（Gravitational force）自然界4种相互作用中最弱的那一种，曾经用牛顿的万有引力定律来描写，后来用爱因斯坦的广义相对论来描写。
引力子（Graviton）引力场的最小作用单元，引力相互作用的信使粒子。
宇宙微波背景辐射（Cosmic microwave background radiation）在大爆炸产生的随着宇宙膨胀而稀薄、冷却的充满宇宙的微波辐射。
宇宙学常数（Cosmological constant）爱因斯坦为了满足静态宇宙而添加在他原来的广义相对论方程里的一个修正常数，可以解释为真空的常数能量密度。
宇宙学的标准模型（Standard model of cosmology）大爆炸理论加上总结在粒子物理学标准模型的关于引力外的3种力的认识。
原初核合成（Primordial nucleosynthesis）发生在大爆炸后最初3分钟时的原子核生成。
原子（Atom）物质的基本构成要素，由原子核（包括质子和中子）和核外的一群绕核旋转的电子构成。
杂化E弦理论（Heterotic-E string theory）即杂化E8×E8弦理论，5种超弦理论之一，其中的闭弦的右向振动与Ⅱ型弦的相同，而左向振动涉及玻色弦。与杂化O弦理论有重要而微妙的区别。
杂化O弦理论（Heterotic-O string theory）即杂化O（32）弦理论，5种超弦理论之一，其中的闭弦的右向振动与Ⅱ型弦的相同，而左向振动涉及玻色弦。与杂化E弦理论有重要而微妙的区别。
振动模式（Oscillatory pattern, Vibrational mode, Vibrational pattern）弦振动时准确的峰、谷数和振幅大小。
振动数（Vibrational number）描写弦的均匀振动的能量的数；这个整体运动的能量不同于与形变相关的能量。
振幅（Amplitude）波峰的最大高度或波谷的最大深度。
质子（Proton）带正电荷的粒子，一般存在于原子核，由3个夸克组成（2个上夸克和1个下夸克）。
中微子（Neutrino）电中性粒子，只服从弱作用。
中子（Neutron）电中性粒子，通常出现在原子核中，由3个夸克组成（2个下夸克，1个上夸克）。
锥形变换（Conifold transition）空间的卡-丘部分的一种演化形式，其结构先发生破裂，然后自我修复，但产生的物理结果在弦理论背景下是温和的、可以接受的。这里出现的破裂比翻转变换的更严重。
自旋（Spin）我们所熟悉的同一名称的量子力学形式。粒子有一定量的内禀自旋，要么是整数，要么是半整数（以普朗克常数为单位），永不改变。
Ⅰ型弦理论（Type I string theory）5种超弦理论的一种，包括开弦和闭弦。
2-膜（Two-brane）见膜。
ⅡA型弦理论（TypeⅡA string theory）5种超弦理论中的一种，包括具有左右对称振动模式的闭弦。
ⅡB型弦理论（TypeⅡB string theory）5种超弦理论中的一种，包括具有左右对称振动模式的闭弦。
3-膜（Three-brane）见膜。
ATB“大爆炸之后”（“After The Bang”）的缩写，通常用来表示自大爆炸以来的时间。
BPS态（BPS states）超对称理论中的物质构成，其性质可以通过以对称性为基础的论证完全决定。
M理论（M-theory）第二次超弦革命出现的理论，将以前的5个超弦理论统一在一个宏大框架内。M理论似乎是一个包含着11个时空维的理论，还有很多方面有待认识。
T. O.E.（包罗万象的理论，Theory of Everything）囊括所有力和物质的量子力学理论。
W玻色子（W boson）见弱规范玻色子。
Z玻色子（Z boson）见弱规范玻色子。
推荐读物
Abbot, Edwin A. Flatland：A Romance of Many Dimensions.Princeton：Princeton Univer-sity Press，1991.
Barrow, John D. Theories of Everything.New York：Fawcett-Columbine，1992.
Bronowski, Jacob. The Ascent of Man.Boston：Little, Brown，1973.
Clark, Ronald W. Einstein, The Life and Times.New York：Avon，1984.
Crease, Robert P. and Charles C.Mann.The Second Creation.New Brunswick, N.J.：Rutgers University Press，1996.
Davies, P. C.W.Superforce.New York：Simon&Schuster，1984.
Davies, P. C.W.and J.Brown, eds.Superstring：A Theory of Everything？Cambridge, Eng.：Cambridge University Press，1988.
Deutsch, David. The Fabric of Reality.New York：Allen Lane，1997.
Einstein, Albert. The Meaning of Relativity.Princeton：Princeton University Press，1988.
Einstein, Albert. Relativity.New York：Crown，1961.
Ferris, Timothy. Coming of Age in the Milky Way.New York：Anchor，1989.
Ferris, Timothy. The Whole Shebang.New York：Viking，1997.
Feynman, Richard. The Character of Physical Law.Cambridge, Mass.：MIT Press，1995.
Gamow, George. Mr.Tompkins in Paperback.Cambridge, Eng.：Cambridge University Press，1993.
Gell-Mann, Murray. The Quark and the Jugar.New York：Freeman，1994.
Glashow, Sheldon. Interactions.New York：Time-Warner Books，1988.
*这些书多数都有中译本，有些已经（或）即将收在我们的《第一推动丛书》里，正文提到的都在脚注中说明了，没提到的，读者也不妨找来看看。——译者
Guth, Alan H. The Inflationary Universe.Reading, Mass.：Addison-Wesley，1997.
Hawking, Stephen. A Brief History of Time.New York：Bantam Books，1988.
Hawking, Stephen, and Roger Penrose. The Nature of Space and Time.Princeton：Prince-ton University Press，1996.
Hey, Tony, and Patric Walters. Einstein's Mirror.Cambridge, Eng.：Cambridge Univer-sity Press，1997.
Kaku, Michio. Beyond Einstein.New York：Anchor，1987.
Kaku, Michio. Hyperspace.New York：Oxford University Press，1994.
Lederman, Leon, with Dick Teresi. The God Particle.Boston：Houghton Mifflin，1993.
Lindley, David. The End of Physics.NewYork：Basic Books，1993.
Lindley, David. Where Does the Weirdness Go？NewYork：Basic Books，1996.
Overbye, Dennis, Lonely Heart of the Cosmos. New York：HarperCollins，1991.
Paise, Abraham. Subtle Is the Lord：The Science and Life of Albert Einstein.New York：Oxford University Press，1982.
Penrose, Roger. The Emperor's New Mind.Oxford, Eng.：Oxford University Press，1989.
Rees, Martin J. Before the Beginning.Reading, Mass.：Addison-Wesley，1997.
Smolin, Lee. The Life of the Cosmos.New York：Oxford University Press，1997.
Thorne, Kip. Black Hole and Time Warps.New York：Norton，1994.
Weinberg, Steven. The First Three Minutes.New York：Basic Books，1993.
Weinberg, Steven. Dreams of a Final Theory.New York：Pantheon，1992.
Wheeler, John A. A Journey into Gravity and Spacetime.New York：Scientific American Library，1990.
主题索引
所有页码均为原版书的页码，即本书的边码，斜体页码指图表所在的页。
accelerated motion，加速运动29，44—45
in general theory of relativity，广义相对论的～58—75，125，376
after the bang（ATB），大爆炸以后（ATB）347，348，349，350—352，358—360
algebraic geometry，代数几何259
amplitude of waves，波的振幅，同wave amplitude
anthropic principle，人存原理368，369
antimatter, matter vs.，反物质与物质（比较）8—9，120，159，176，223，292
antiparticles，反粒子8—9，120，159，176，223
antiquarks，反夸克223
antistrings, strings vs.，反弦与弦（比较）359，360
astronomers，天文学家224，225，234，251，348
ATB，见after the bang
atoms，原子3，14，136，226
model of，～模型7
nuclei of，～核7，11，13，141，170
Bekenstein-Hawking entropy，贝肯斯坦-霍金熵19，333—340
early arguments regarding，关于早期论证335-336
second law of thermodynamics and，热力学第二定律和～334—335，336，337
string theory confirmation of，～的弦理论证明338—340
big bang，大爆炸4，51，81—83，84，117，122，151—152，155，177，224，254，320，346—370
and critical density of universe，～和宇宙临界密度234—235
as eruption of spacetime，作为时空喷发的～83，346
in standard model of cosmology，宇宙学标准模型的～345—356
in string cosmology，弦宇宙学的～254，357—370
big crunch，大收缩234—236
string theory and，弦理论和～235—236，239，252—254
binary stars，双星5，32—33
black hole entropy，黑洞熵333—340，参见Bekenstein-Hawking entropy
black holes，黑洞4，78—81，79，84，117，226
branes and，膜与～329—331，330， 338—340
determinism and，决定论与～340—343
elementary particles and，基本粒子和～320—322，329—333
entropy of，～熵，见黑洞熵，贝肯斯坦-霍金熵
event horizons of，～的事件视界，见事件视界
evidence for existence of，～存在的证据80—81
extremal，极端～339—340，343 formation of，～的形成339
gravitational force of，～的引力75，79—80，265，336，337，343
lost information and，失去的信息和～342—343
mass of，～的质量79，80，81，321，330—331，337，338
naming of，～的命名79
and new universe formation，～和新宇宙的形成369—370
phase transitions of，～的相变331，332
radiation emitted by，～发出的辐射81，336—337，338，340，342
string theory and，弦理论和～19，320—344
and tearing of spacetime，～和时空的破裂265
temperature of，～的温度336，337—338
as time machines，作为时间机器的～80
bosonic string theory，玻色弦理论180—181
bosons, spin of，玻色子，～的自旋175，180，182
bottom quarks，底夸克8
BPS states：BPS态：
appearance of，～的表现316—317
extremal black holes and，极端黑洞和～339
string duality and，弦对偶和～303—306
supersymmetry and，超对称和～303，304，309，316
branes，膜316—317，324，339
mass of，～的质量317，330—331
as space-protective shields，作为时空保护屏障的～323，324，325，329—330
wrapped configurations of，～的缠绕构形329—331，330
Calabi-Yau spaces（shapes），卡拉比-丘（成桐）空间（形态）207—208，207，208，216，248
conifold transitions of，～的锥形变换325—333，360—361
cosmology and，宇宙学和～360—361，365
electric charge fractions and，电荷比和～223—224
flop-transitions and，翻转变换和～266—278，266，267，273，322，323，325，329
gravitational force and，引力和～363—364
messenger particles and，信使粒子和～218
mirror symmetry and，镜像对称和～
255—262，269，273—278，273，299 orbifolding of，256—258，257，269
particle families and holes in，粒子族和～孔洞216—221，255—256，257—258，280
particle mass and，粒子质量和～217—218，259，281
CERN，欧洲核子研究中心136，178
chaos theory，混沌理论17
charm quark，粲夸克8
chirality，手征性401
circles，圆周326
and conifold transitions，～和锥形变换326—327，327
measured on flat vs. curved surfaces，平直与弯曲面上测量的～63—65，64，65
clocks, light，时钟，光，见光子钟
COBE（Cosmic Background Explorer）satellite，宇宙背景探测卫星349
coherent state of strings，弦的相干态377—378
Coleman-Mandula result，科里曼-曼都拉结果170，172
conifold transitions，锥形变换329
of Calabi-Yau spaces，卡丘空间的～325—333，360—361
dimension and，维和～325—327
spheres and，球和～322，323—327，326，327
参见翻转变换
constant-velocity motion，常速运动28-29，73
light clocks and，光子钟和～38—40
in special theory of relativity，狭义相对论的～24—25，26—27，28—30，34—37，40，41，43—46，47，58，75
cosmic background radiation，宇宙背景辐射348—349
temperature of，～的温度353—356
cosmic rays，宇宙线8
cosmological constant，宇宙学常数82，346
value of，～值225
cosmology：宇宙学：
Calabi-Yau spaces and，卡-丘空间和～360—361，365
standard model of，～的标准模型345—356
string theory and，弦理论和～357—370
T. O.E.and speculation on，包罗万象的理论（TOE）和～沉思364—370，385—386
curled-up dimensions，卷缩维186，187—192，188，189，191，196，197，199—209，199，200，215—221，248，280，358
fractionally charged particles and，分数电荷粒子和～223—224
geometrical forms of，～的几何形式191，191，199—200，199，200
and resonance patterns of string，～和弦的共振模式206
size of，～的大小191—192，400
supergravity and，超引力和～307—312
time and，时间和～204—205
参见卡-丘空间
curvature of spacetime，时空曲率，见spa-cetime, warping of
dark matter，暗物质225，235
“designer”black holes，“设计者”黑洞339—340
determinism：决定论：
and black holes，～和黑洞340—343
classical vs. quantum，经典～与量子～340—342
deuterium，氘（重氢）347，349
dimensions：维：
in conifold transitions，锥形变换的～325—327
in flop transitions，翻转变换的～281
in Kaluza-Klein theory，卡鲁扎-克莱茵理论的～186—203，186，188，189，191
in Lineland，直线国的～192—196，194，195，236，359
in special relativity，狭义相对论的～49—51，185
in string theory，弦理论的～6，18，184—210，216—221，236，248—249，254—262，263—282，307，308—312，323—333，378—379
in supergravity，超引力的～307—312
