Теория струн– физическая теория, объединяющая квантовую механику и общую теорию относительности, и считающаяся главным кандидатом на роль теории квантовой гравитации. Теория струн предполагает, что фундаментальные строительные блоки природы являются не точечными частицами, а крошечными, одномерными нитями, называемыми струнами, которые встречаются как в открытой, так и в закрытой (петли) форме. Существует шесть типов струнных теорий: бозонная, типа I, типа IIA, типа IIB, гетеротическая теория Е8ЧЕ8 и гетеротическая теория SO(32), и все они связаны между собой. Термин теория суперструн иногда используют вместо термина теория струн, чтобы явно показать, что теория включает суперсимметрию.

Топология– общая характеристика геометрического пространства. Топология имеет дело только с глобальными свойствами пространства, а не с его точным размером или формой. В топологии формы подразделяются на группы, которые могут быть преобразованы друг в друга путем растяжения или сжатия без разрыва или изменения числа дырок.

Тор– класс топологических форм, который включает двухмерную поверхность типа бублика, а также ее многомерные обобщения.

Туннелирование– явление, когда частица проходит через потенциальный барьер в другую область пространства, что запрещено в классической физике, но разрешено (или имеется ненулевая вероятность) в квантовой механике.

Уравнение Дирака– система из четырех уравнений, предложенная британским физиком Полем Дираком для описания поведения свободных частиц, обладающих спином, таких как, например, электроны.

Уравнения Эйнштейна– уравнения, описывающие гравитацию в общей теории относительности. Уравнения Эйнштейна связывают кривизну пространства-времени с массой и энергией, содержащимися в этом пространстве.

Уравнения Янга-Миллса– обобщение уравнений Максвелла, описывающих электромагнетизм. Сейчас физики используют уравнения Янга-Миллса для описания сильных и слабых взаимодействий, а также электрослабого взаимодействия, которое объединяет электромагнитные и слабые взаимодействия. Уравнения являются частью теории Янга-Миллса или калибровочной теории, которая была разработана в 1950-е годы физиками Чженьнин Янгом и Робертом Миллсом.

Фазовый переход– внезапное изменение свойств вещества или системы, то есть их переход из одного состояния в другое. Кипение, замерзание и плавление – известные вам примеры фазовых переходов воды.

Фермион– частица с полуцелым значением спина. Этот класс частиц включает лептоны и кварки, так называемые материальные частицы Стандартной модели.

Фундаментальная группа– способ классификации пространств в топологии. В случае пространств с тривиальнойфундаментальной группой каждую петлю, которую можно создать в этом пространстве, можно стянуть в точку, не разрезая пространство и не проделывая в нем дыр. Пространства с нетривиальнойфундаментальной группой содержат нестягиваемые петли, то есть петли, которые нельзя стянуть в точку из-за наличия некоторого препятствия, например дыры.

Функция– математическое выражение, например, вида f(x)=3x 2 , где каждому значению аргумента xсоответствует одно значение функции f(x).

Хиггса поле– гипотетическое поле, переносчиком которого является бозон Хиггса, ответственный за наличие масс у частиц в Стандартной модели. Есть надежда, что поле Хиггса можно будет обнаружить на Большом адронном коллайдере.

Ходжа ромб– матрица или массив чисел Ходжа, который содержит подробную топологическую информацию о кэлеровом многообразии, из которого можно определить эйлерову характеристику и другие топологические свойства. Ромб Ходжа для шестимерного многообразия Калаби-Яу состоит из массива четыре на четыре. Массивы различных размеров соответствуют пространствам разных четных размерностей. Числа Ходжа, названные в честь шотландского геометра Уильяма Ходжа, помогают разобраться с внутренней структурой пространства.

Черная дыра– область в пространстве-времени, характеризующаяся настолько большой кривизной, что ничто, даже свет, не может покинуть ее пределы.

Эйлерова характеристика, или число Эйлера, – целое число, которое помогает охарактеризовать топологическое пространство в наиболее общем смысле. Эйлерова характеристика, самый простой и наиболее известный топологический инвариант пространства, впервые введенный Леонардом Эйлером для многогранников и с тех пор обобщенный и на другие пространства. Эйлерова характеристика многогранника равна числу вершин минус число ребер плюс число граней.

Электромагнитное взаимодействие– одно из четырех фундаментальных взаимодействий; объединяет в себе электричество и магнетизм.

Элементарная частица– частица, у которой не обнаружено наличия никакой внутренней структуры, то есть частицы, которые мы сегодня считаем фундаментальными и неделимыми. В Стандартной модели элементарными частицами являются кварки, лептоны и калибровочные бозоны.

Энергия вакуума– энергия, связанная с пустым пространством. Однако энергия, содержащаяся в вакууме, не равна нулю, поскольку в квантовой теории пространство никогда не является полностью пустым. Частицы непрерывно появляются на свет на мгновение и затем исчезают в небытие.