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绝对时空（absolute space and time）
牛顿关于空间和时间的观点。时空永恒存在，不论宇宙中是否存在物体，也不论宇宙中发生任何事件。
角动量（angular momentum）
与动量类似的旋转运动的度量。孤立系统的总角动量是守恒的。
背景（background）
任何一种科学模型或理论通常只描述宇宙的一部分。根据需要，宇宙其余部分的某些特征可能被包括，以定义被研究的那部分宇宙的属性。这些特征被称为背景。例如，在牛顿物理学中，空间和时间是背景的一部分，因为它们被认为是绝对的。
背景依赖（background dependent）
背景有所影响的理论，如牛顿物理学。
背景独立（background independent）
该理论不受宇宙划分影响，并不把其当作建模的一部分，而其余部分则被当作背景的一部分。通常认为广义相对论是背景独立的。因为空间和时间的几何形状不是固定的，而是随着时间的变化而变化的，就像电磁场一样。
贝肯斯坦界（Bekenstein bound）
贝肯斯坦界一侧的区域表面积和宇宙最大信息量之间的关系可以通过它到达另一侧的观察者。这种关系表明观察者可以获得的信息比特数不能超过普朗克单位表面面积的四分之一。
黑洞（black hole）
一个不能向外界发送信号的时空区域，因为所有发出的光都会回来。黑洞形成的方式之一是一颗巨大恒星耗尽其核燃料时的坍缩。
黑洞视界（black hole horizon）
即黑洞周围的表面，其内部是光信号无法逃逸的区域。
玻色子（boson）
一个角动量为普朗克常数整数倍的粒子。玻色子不遵守泡利不相容原理。
胚（brane）
胚是一种可能的几何特征。弦理论称它由嵌入空间的某种维度的表面组成，并随时间演化。例如，弦是一维胚。
因果关系（causality）
事件会受过去事件的影响的原理。在相对论中，只有当第一个事件的能量或信息传送到第二个事件时，前者才能对后者产生因果影响。
因果结构（causal structure）
因为能量和信息的传播速度是有上限的，所以宇宙历史上的事件可以按照它们可能的因果关系来组织。这表明，对于每一对事件，第一个事件是否在第二个事件的因果未来中，或者相反，又或者它们之间是否因为没有信号传播而不存在因果关系。这样一个完整的描述定义了宇宙的因果结构。
经典理论（classical theory）
任何与牛顿物理学有共同特征的物理理论，包括未来完全由现在决定，以及观察行为对所研究的系统没有影响的假设。这个术语主要用于描述任何不属于量子理论的理论。爱因斯坦的广义相对论被认为是一种经典理论。
经典物理学（classical physics）
经典物理学理论的集合。
自洽史（consistent histories）
量子理论的一种解释方法，它断言量子理论能够对一系列可替代历史选择的概率进行预测，前提是对这些概率的预测是自洽的。
连续（continuous）
用于描述一个平滑且不间断的空间。这种空间具有数轴的性质，即它可以用实数表示的坐标来量化。任何具有有限体积的连续空间区域都包含无穷无尽的不可数点。
连续体（continuum）
任何连续的空间。
曲率张量（curvature tensor）
爱因斯坦广义相对论中的基本数学对象。它决定了光锥的倾斜是如何在宇宙的历史中随时间和地点变化的。
自由度（degree of freedom）
指在物理理论中，任何可以独立于其他变量而指定的变量，并且该变量一旦指定，就会根据动力学定律随时间演化。例如粒子的位置以及电场和磁场的值。
微分同胚（diffeomorphism）
移动空间点的操作，只保留它们之间那些用于定义哪些点距离彼此更近的关系。
离散（discrete）
用于描述由有限数量的点组成的空间。
对偶性（duality）
对偶性原则适用于当两种描述是看待同一事物的不同方式时的情况。在粒子物理学中，它通常指的是弦的描述和电场通量的描述或其一些概括的描述。
爱因斯坦方程组（Einstein equations）
广义相对论的基本方程。它们决定了光锥如何倾斜以及它们与宇宙中物质分布的关系。
电磁学（electromagnetism）
电和磁的理论，也包括光，由迈克尔·法拉第和詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在19世纪提出。
熵（entropy）
物理系统无序程度的度量。它被定义为组成系统的原子的微观运动的信息量，而不由系统的宏观态描述所决定。
平衡（equilibrium）
当一个系统的熵值达到最大时，该系统就被定义为处于平衡态，或热力学平衡态。
事件（event）
在相对论中，在特定的空间点和时刻发生的事情。
不相容原理（exclusion principle）
见泡利不相容原理。
费米子（fermion）
一个角动量为普朗克常数二分之一的整数倍的粒子。费米子满足泡利不相容原理。
费曼图（Feynman diagram）
对几种基本粒子相互作用中可能发生的过程的描述。量子理论将这个过程发生的概率振幅分配给每个图。总概率与可能过程的振幅之和的平方成正比，每个过程都用费曼图表示。
场（field）
通过在每个空间和时间点上指定某个数值来描述的物理实体，例如电场和磁场。
未来（future）
一个事件的未来，或因果未来，包含了它通过发送能量或信息能影响的所有事件。
未来光锥（future light cone）
对于某一特定事件，通过以光速传播的信号可以到达的所有其他事件。由于光速是能量或信息传播的最大速度，因此事件的未来光锥标志着事件因果未来的极限。参见光锥。
广义相对论（general theory of relativity）
爱因斯坦的引力理论。在这个理论中，引力与物质分布对时空因果结构的影响有关。
图（graph）
由一组顶点组成，并由边连接。参见格点。
霍金辐射（Hawking radiation）
黑洞释放的热辐射，其温度与黑洞质量成反比。霍金辐射是由量子效应引起的。
隐变量（hidden variables）
推测的自由度，是量子理论中统计不确定性的基础。如果存在隐变量，那么量子理论中的不确定性可能只是我们对隐变量值的无知造成的，而非根本的不确定性。
视界（horizon）
即对于一个时空中的每个观察者来说，他们所无法看到或接收到任何信号的区域的表面。例如黑洞视界。
信息（information）
信号组织的一种度量，等于可以在信号中编码答案的“是／否”问题的数量。
扭结理论（knot theory）
数学的一个分支，用于分类不同的打结方式。
格点（lattice）
由有限数量的点组成的空间，附近的点由称为边的线连接。格点通常区别于图，因为格点是有规则结构的图。图9-4展示了一个格点。
格点理论（lattice theory）
认为时空是格点的一种理论。
光锥（light cone）
光信号可以通过某一单个事件传播到未来或来自过去的所有事件。因此，我们可以区分未来光锥和过去光锥，前者包含了可以通过光进入未来而达到的事件，后者包含了可以通过光回到过去而到达的事件。
连接（link）
如果两条曲线在不经过另一条曲线的情况下不能被分开，则它们在三维空间相连。
圈（loop）
在空间中画的圆。
圈量子引力理论（loop quantum gravity）
量子引力的一种方法。在这种方法中，空间是由圈之间的关系构成的。最初，圈量子引力是通过将量子理论应用到阿米塔巴·森和阿希提卡发现的广义相对论公式中而得到的。
多世界诠释（many-worlds interpretation）
量子理论的一种诠释。根据多世界诠释理论，对一个量子系统可能的不同观测结果存在于不同的宇宙中，并且所有的宇宙都以某种方式共存。
M理论（M theory）
将不同的弦理论统一起来的推测理论。
牛顿的引力常数（Newton’s gravitational constant）
测量引力强度的基本常数。
牛顿物理学（Newtonian physics）
所有的物理理论都是建立在牛顿运动定律的基础上的。参考经典物理学，它们是同义术语。
非交换几何（non-commutative geometry）
对空间的一种描述。在这种描述中，无法确定足够的信息来定位一个点，但它可以具有空间的许多其他属性，包括它可以支持对随时间演化的粒子和场的描述。
过去或因果过去（past or causal past）
对于一个特定的事件，所有其他可能通过向它发送能量或信息来影响它的事件。
过去光锥（past light cone）
事件的过去光锥包含了所有可能向其发送光信号的事件。
泡利不相容原理（Pauli exclusion principle）
两个费米子不能完全处于同一量子态的原理。以沃尔夫冈·泡利的名字命名。
微扰理论（perturbation theory）
在物理学中进行计算的一种方法。在这种方法中，某些现象以某种稳定态的微小偏差或振荡或这种振荡之间的相互作用来表示。
普朗克尺度（Planck scale）
量子引力效应较强的距离、时间和能量的尺度。它大致由普朗克单位定义——普朗克尺度上的过程大约需要一个普朗克时间，即10 -43 秒。如果想要在普朗克尺度上观察，就必须能够探测普朗克长度的距离。这大约是10 -33 厘米。
普朗克常数（Planck’s constant）
设定量子效应尺度的基本常数。通常用 h 表示。
普朗克单位（Planck units）
量子引力理论中测量的基本单位。每一个都是由三个基本常数的独特组合给出的：普朗克常数，牛顿引力常数和光速。普朗克单位包括普朗克长度、普朗克能量、普朗克质量、普朗克时间和普朗克温度。
量子色动力学（quantum chromodynamics, QCD）
夸克之间的力的理论。
量子电动力学（quantum electrodynamics, QED）
量子理论与电动力学的结合。它用量子的术语描述光、电和磁力。
量子宇宙学（quantum cosmology）
试图用量子理论的语言来描述整个宇宙的理论。
量子引力（quantum gravity）
将量子理论与爱因斯坦广义相对论相结合的理论。
量子理论或量子力学（quantum theory or quantum mechanics）
试图解释物质和辐射行为的物理学理论。它基于不确定性原理和波粒二象性。
量子态（quantum state）
根据量子理论，对系统在某一时刻的完整描述。
夸克（quark）
构成质子或中子的基本粒子。
实数（real number）
连续数轴上的一点。
关系（relational）
对两个对象之间关系的属性的描述。
关系量子理论（relational quantum theory）
量子理论的一种诠释。根据关系量子理论，粒子或任何宇宙的子系统的量子态，都是由背景定义的。这个背景是由一个观察者的存在、包含该观察者的一部分宇宙，以及观察者可以接收到信息的另一部分宇宙所创造的。这并非绝对，但却是唯一的可能。关系量子宇宙学是量子宇宙学的一种方法，它断言宇宙中不只有一个量子态，而是有多少环境就有多少态。
相对论（relativity theory）
爱因斯坦的时空理论，包括狭义相对论和广义相对论。狭义相对论描述了没有引力的时空的因果结构；广义相对论认为，因果结构成为一个动力实体，部分由物质和能量的分布决定。
热力学第二定律（second law of thermodynamics）
这条定律规定孤立系统的熵只会随时间增加。
时空（spacetime）
宇宙的历史，包括宇宙中所有的事件和它们的关系。
光速（speed of light）
光传播的速度，也是能量和信息传播的最大速度。
自旋（spin）
基本粒子的角动量，是粒子的固有性质，与它的运动无关。
自旋网络（spin network）
用代表自旋的数字标记其边缘的图形。在圈量子引力中，空间几何的每个量子态都用自旋网络表示。
自发对称性破缺（spontaneous symmetry breaking）
在这种现象中，一个系统的稳定态可能比控制系统的定律更不对称。
态（state）
在任何物理理论中，系统在特定时刻的配置。
弦（string）
弦理论中的基本物理实体，它的不同态代表不同的基本粒子。弦可以可视化为路径或圈，并且通过背景空间传播。
弦理论（string theory）
弦在背景时空内传播和相互作用的理论。
超对称（supersymmetry）
在这个推测的基本粒子物理和弦理论对称中，玻色子和费米子是成对存在的，每个粒子都有相同的质量和相互作用。
超引力（supergravity）
爱因斯坦广义相对论的延伸。在广义相对论中，不同种类的基本粒子通过一个或多个超对称相互联系。
对称（symmetry）
通过这种操作，可以在不影响物理系统可能是系统态或系统历史的情况下改变它。由对称连接的两种态具有相同的能量。
温度（temperature）
大系统中粒子或振型的平均动能。
热平衡或热力学平衡（thermal or thermodynamic equilibrium）
见平衡。
拓扑斯理论（topos theory）
一种数学语言，适用于描述特征与环境相关的理论，如关系量子理论。
扭量理论（twistor theory）
罗杰·彭罗斯发明的一种研究量子引力的方法。其主要元素是因果过程，而时空事件则是根据因果过程之间的关系来构建的。
不确定性原理（uncertainty principle）
量子理论中的一种原理。根据这个原理，我们既不能同时测量粒子的位置和动量（或速度），也不能同时测量任何系统的态和变化率。
波粒二象性（wave-particle duality）
量子理论的一种原理。根据这个原理，人们可以根据环境把基本粒子描述为粒子和波。
(1) 对于想了解更多细节的读者，我们可以用常量来考虑。引力现象的强度用牛顿引力常数 G 的值来衡量。量子效应的大小用普朗克常数 h 的值来衡量。相对论效应的重要性用光速 c 来衡量。量子引力理论统一了这三个理论，因此涉及三个常数： G 、 h 和 c 。要关闭量子效应，只需将 h 设为零，只剩下两个常数： G 和 c 。因此就有了爱因斯坦广义相对论所描述的世界。或者，你可以关闭引力效应，即将 G 设为零，那么剩下的就是量子理论和狭义相对论。现在来看普朗克质量 m p ，是 h / Gc 3 的平方根。我们可以关闭 G 和 h ，但是要保持它们的比例不变，所以 m p 是固定的。这给出了一个由两个固定常数 c 和 m p 描述的世界。这就是相对局部性所描述的世界。