CHÚ GIẢI THUẬT NGỮ

(có kèm theo tiếng Anh)

áp suất suy biến electron (electron degeneracy pressure): Trong một ngôi sao đang hấp hối, đây là lực đẩy ngăn không cho các electron hoặc nơtron bị suy sụp hoàn toàn. Lực này sinh ra do nguyên lý loại trừ Pauli, mà theo đó không có hai electron nào có thể chiếm chính xác cùng một trạng thái lượng tử. Đối với một sao lùn trắng, lực hấp dẫn có thể thắng lực đẩy này nếu ngôi sao có khối lượng lớn hơn 1,4 lần khối lượng Mặt Trời. Nếu lực hấp dẫn đủ lớn để thắng lực đẩy bên trong một sao lùn trắng, thì ngôi sao sẽ suy sụp (co mạnh lại) và nổ tung.

bán kính Schwarzschild (Schwarzschild radius): Bán kính của chân trời sự kiện hay điểm không thể quay lại trong trường hợp lỗ đen. Đối với Mặt Trời, bán kính Schwarzschild là khoảng 2 dặm (3 km). Một khi một ngôi sao bị nén vào trong phạm vi chân trời sự kiện của nó, nó sẽ suy sụp thành một lỗ đen.

baryon (baryon): Một hạt như proton hay nơtron, chịu tác động của các lực tương tác mạnh. Các hạt baryon là một dạng của hạt hadron (hạt tương tác mạnh). Vật chất baryon, như chúng ta thấy hiện nay, chỉ chiếm một phần nhỏ của vật chất trong vũ trụ và rất ít nếu so với vật chất tối.

bay hơi [của] lỗ đen (black hole evaporation): Lượng bức xạ chui hầm khỏi một lỗ đen. Có một xác suất tuy rất nhỏ nhưng có thể tính toán được của việc bức xạ sẽ nhẹ nhàng thấm ra khỏi một lỗ đen, gọi là sự bay hơi. Cuối cùng, năng lượng của một lỗ đen thoát đi thông qua bay hơi lượng tử nhiều tới mức lỗ đen sẽ không còn tồn tại nữa. Bức xạ này quá yếu nên không thể quan sát bằng thực nghiệm.

boson (boson): Một loại hạt hạ nguyên tử với spin là số nguyên, chẳng hạn như photon hay graviton (phỏng đoán). Các baryon được thống nhất với các fermion thông qua tính siêu đối xứng.

bọt lượng tử (quantum foam): Các biến dạng rất nhỏ, giống như bọt của không-thời gian ở cấp độ độ dài Planck. Nếu có thể nhòm vào cơ cấu của không-thời gian ở độ dài Planck, chúng ta sẽ thấy các bong bóng nhỏ và các lỗ giun, với bề ngoài giống như bọt.

bức xạ liên kết pha (coherent radiation): Bức xạ đồng pha với chính nó. Bức xạ liên kết pha, giống như bức xạ bắt gặp trong một tia laser, có thể được tạo ra để giao thoa với chính nó, sinh ra các mẫu hình giao thoa có thể phát hiện các độ lệch nhỏ trong chuyển động hay vị trí. Điều này hữu dụng trong các giao thoa kế và các thiết bị dò tìm sóng hấp dẫn.

bức xạ Hawking (Hawking radiation): Bức xạ bay hơi từ từ khỏi một lỗ đen. Bức xạ này ở dạng bức xạ vật đen, với một nhiệt độ cụ thể và sinh ra do các hạt lượng tử có thể thâm nhập vào trường hấp dẫn bao quanh một lỗ đen

bức xạ hồng ngoại (infrared radiation): Bức xạ nhiệt hay bức xạ điện từ có tần số thấp hơn tần số ánh sáng nhìn thấy được một chút.

bức xạ nền vi sóng (microwave background radiation): Tàn dư của bức xạ ban đầu sinh ra từ vụ nổ lớn, với nhiệt độ khoảng 2,7 K. Các sai lệch rất nhỏ trong bức xạ nền này cung cấp cho các nhà khoa học những dữ liệu giá trị để có thể xác nhận hay bác bỏ nhiều thuyết về vũ trụ.

bức xạ nền vi sóng vũ trụ (cosmic microwave background radiation): Bức xạ tàn dư còn sót lại từ vụ nổ lớn mà vẫn còn luân chuyển trong khắp vũ trụ, lần đầu tiên được George Gamow và nhóm của ông dự đoán vào năm 1948. Nhiệt độ của nó là 2,7 độ trên độ không tuyệt đối. Sau khi được Penzias và Wilson phát hiện, nó là “bằng chứng” thuyết phục nhất của vụ nổ lớn. Ngày nay, các nhà khoa học đo các sai lệch rất nhỏ trong bức xạ nền này để tìm chứng cứ cho thuyết lạm phát hoặc các thuyết khác.

bức xạ [của] vật đen (black body radiation): Bức xạ do một vật thể nóng phát ra trong trạng thái cân bằng nhiệt với môi trường của nó. Nếu chúng ta lấy một vật thể rỗng (một vật đen), nung nóng lên, chờ cho nó đạt tới trạng thái cân bằng nhiệt, và khoan một lỗ nhỏ vào trong nó, thì bức xạ phát ra qua lỗ sẽ là bức xạ vật đen. Mặt Trời, một que cời lò nóng, và macma (vật chất ở trạng thái lỏng hoặc sền sệt ở nhiệt độ cao trong vỏ Trái Đất) nóng chảy đều phát ra bức xạ gần như bức xạ vật đen. Bức xạ có sự phụ thuộc vào tần số đặc thù, dễ dàng đo được bằng quang phổ kế. Bức xạ nền vi sóng tràn ngập khắp vũ trụ tuân theo công thức bức xạ vật đen này, qua đó cho thấy bằng chứng cụ thể về vụ nổ lớn.

bước nhảy lượng tử (quantum leap): Sự thay đổi đột ngột trạng thái của một vật mà theo quan niệm cổ điển là không được phép. Các electron bên trong một nguyên tử thực hiện các bước nhảy lượng tử giữa các quỹ đạo, mỗi lần nhảy lại giải phóng hoặc hấp thụ ánh sáng. Vũ trụ có lẽ đã thực hiện một bước nhảy lượng tử từ hư không sang vũ trụ ngày nay của chúng ta.

cầu Einstein-Rosen (Einstein-Rosen bridge): Một lỗ giun được hình thành làm cầu nối hai lỗ đen với nhau. Ban đầu, giải pháp này dùng để tượng trưng cho một hạt hạ nguyên tử, như electron, trong thuyết trường thống nhất của Einstein. Kể từ đó, nó đã được sử dụng để miêu tả không-thời gian gần tâm của một lỗ đen.

chân không (vacuum): Không gian trống rỗng. Nhưng không gian trống rỗng, theo thuyết lượng tử, chứa đầy các hạt hạ nguyên tử ảo chỉ tồn tại trong một phần nhỏ của giây. Chân không cũng được dùng để miêu tả năng lượng thấp nhất của một hệ thống. Người ta tin rằng vũ trụ đã đi từ một trạng thái chân không giả tới chân không thật ngày nay.

chân không giả (false vacuum): Một trạng thái chân không không có năng lượng thấp nhất. Trạng thái chân không giả có thể là một trạng thái của tính đối xứng hoàn hảo, có lẽ tồn tại tại thời khắc của vụ nổ lớn, nhưng tính đối xứng này đã bị phá vỡ khi năng lượng hạ xuống một trạng thái thấp hơn. Một trạng thái chân không giả về bản chất là không ổn định, và chắc chắn một sự chuyển tiếp được tạo ra để chuyển sang chân không thật có năng lượng thấp hơn. Ý tưởng chân không giả là thiết yếu với thuyết lạm phát, vì là nơi mà vũ trụ đã bắt đầu trong một trạng thái dãn nở de Sitter.

chân trời (horizon): Điểm xa nhất bạn có thể nhìn thấy. Bao quanh một lỗ đen có một quyển ma quái, tại bán kính Schwarzschild, đó là điểm không thể quay trở lại.

chân trời sự kiện (event horizon): Điểm không thể quay trở lại xung quanh một lỗ đen, thường được gọi là chân trời. Có thời người ta tưởng rằng nó là một điểm kỳ dị với lực hấp dẫn vô hạn, nhưng hóa ra đó chỉ là công cụ tọa độ nhân tạo được sử dụng để miêu tả nó.

chiều (dimension): Một thành phần tọa độ hay một tham số mà qua đó chúng ta đo đạc không gian và thời gian. Vũ trụ quen thuộc của chúng ta có ba chiều không gian (chiều dài, chiều rộng và chiều cao) và một chiều thời gian. Trong thuyết dây và thuyết M, chúng ta cần đến mười (mười một) chiều để miêu tả vũ trụ, mà chỉ có bốn chiều trong số này có thể quan sát được trong phòng thí nghiệm. Có lẽ chúng ta không nhìn thấy các chiều khác này là do chúng đã bị cuộn lại hoặc là các trung động của chúng ta bị bó hẹp trên bề mặt của một màng.

chuẩn tinh (quasar): Vật thể tựa như sao. Chúng là các thiên hà khổng lồ đã được hình thành sau vụ nổ lớn không lâu. Chúng có các lỗ đen khổng lồ ở trung tâm. Việc chúng ta không quan sát thấy các chuẩn tinh ngày nay là một cách để bác bỏ thuyết vũ trụ tĩnh định, là thuyết cho rằng vũ trụ ngày nay cũng tương tự như vũ trụ hàng tỉ năm trước.

chui hầm (tunneling): Quá trình các hạt thâm nhập qua các rào cản mà lẽ ra bị cấm theo cơ học Newton. Chui hầm là cách thức phân rã phóng xạ alpha xảy ra và là một sản phẩm phụ của thuyết lượng tử. Bản thân vũ trụ có thể đã được tạo ra bằng phương thức chui hầm. Người ta phỏng đoán rằng có tồn tại khả năng chui hầm giữa các vũ trụ.

COBE (The Cosmic Observer Background Explorer), nghĩa là Vệ tinh thăm dò nền vũ trụ. COBE đã đưa ra chứng cứ có lẽ là thuyết phục nhất cho thuyết vụ nổ lớn bằng cách đo bức xạ vật đen do quả cầu lửa ban đầu phát ra. Các kết quả của nó kể từ đó đã được cải thiện đáng kể nhờ có vệ tinh WMAP.

compact hóa (compactification): Quá trình cuộn lại hoặc bọc lại các chiều không mong muốn của không gian và thời gian. Vì thuyết dây tồn tại trong siêu không gian mười chiều, còn chúng ta sống trong một thế giới bốn chiều, nên bằng cách nào đó chúng ta phải bọc lại sáu trong mười chiều thành một quả cầu nhỏ tới mức ngay cả các nguyên tử cũng không thể chui vào chúng.

cơ học lượng tử (quantum mechanics): Thuyết lượng tử hoàn chỉnh được đề xuất vào năm 1925, thay thế cho “thuyết lượng tử cũ” của Planck và Einstein. Không giống như thuyết lượng tử cũ, là sự lai tạp của các quan niệm cổ điển đã cũ và các ý tưởng lượng tử mới hơn, cơ học lượng tử dựa trên các phương trình sóng, nguyên lý bất định và thoát hẳn vật lý cổ điển. Người ta chưa bao giờ tìm thấy sai lệch nào so với cơ học lượng tử trong phòng thí nghiệm. Phiên bản tiên tiến nhất của nó hiện nay được gọi là thuyết trường lượng tử, kết hợp thuyết tương đối hẹp và cơ học lượng tử. Tuy nhiên, tìm ra một thuyết hấp dẫn cơ học lượng tử hoàn chỉnh là cực kỳ khó khăn.

dây vũ trụ (cosmic string): Một tàn tích của vụ nổ lớn. Một số thuyết định chuẩn dự đoán rằng một số di vật của vụ nổ lớn ban đầu vẫn có thể tồn tại dưới dạng các dây vũ trụ khổng lồ có kích thước cỡ các thiên hà hoặc lớn hơn. Sự va chạm của hai dây vũ trụ có thể tạo ra một hình thức du hành nào đó trong thời gian.

đơteri (deuterium): Hạt nhân của hyđrô nặng, bao gồm một proton và một nơtron. Đơteri trong khoảng không vũ trụ chủ yếu được tạo ra từ vụ nổ lớn, chứ không phải bởi các ngôi sao, và mức độ phổ biến tương đối của nó cho phép tính toán các điều kiện ban đầu của vụ nổ lớn. Sự phổ biến của đơteri cũng có thể được sử dụng để bác bỏ thuyết vũ trụ tĩnh định.

dịch chuyển [về phía] đỏ (redshift): Hiện tượng trở nên đỏ hơn hoặc giảm tần số của ánh sáng đến từ các thiên hà xa xăm do hiệu ứng Doppler, nó chỉ ra rằng chúng đang di chuyển ra xa chúng ta. Dịch chuyển đỏ cũng có thể xảy ra thông qua sự dãn nở của không gian trống rỗng, như trường hợp vũ trụ đang dãn nở.

dịch chuyển [về phía] xanh (blueshift): Hiện tượng tăng tần số của ánh sáng sao vì dịch chuyển theo hiệu ứng Doppler. Nếu một ngôi sao màu vàng đang di chuyển về phía người quan sát, ánh sáng của nó sẽ trông hơi xanh hơn. Trong khoảng không vũ trụ, các thiên hà dịch chuyển về phía xanh là rất hiếm. Dịch chuyển xanh cũng có thể được tạo ra bằng cách co hẹp không gian giữa hai điểm thông qua lực hấp dẫn hoặc uốn cong không gian.

đa tạp Calabi-Yau (Calabi-Yau manifold): Một không gian sáu chiều được tìm thấy khi chúng ta lấy một thuyết dây mười chiều và cuộn lại hoặc compact hóa sáu chiều thành một quả cầu nhỏ, để lại một không gian siêu đối xứng bốn chiều. Các không gian Calabi-Yau là đa kết nối - nghĩa là chúng có các lỗ bên trong, qua đó có thể xác định số lượng các thế hệ quark tồn tại trong không gian bốn chiều của chúng ta. Đa tạp Calabi-Yau quan trọng trong thuyết dây vì nhiều đặc điểm của đa tạp này, chẳng hạn như số lỗ mà chúng có, có thể xác định số lượng các quark có trong vũ trụ bốn chiều của chúng ta.

đa vũ trụ (multiverse): Nhiều vũ trụ. Một thời chủ yếu chỉ mang tính suy đoán, ngày nay quan niệm về đa vũ trụ được coi là thiết yếu để hiểu về vũ trụ thuở ban đầu. Đa vũ trụ có nhiều hình thức và chúng đều liên quan mật thiết với nhau. Bất kỳ thuyết lượng tử nào cũng có một đa vũ trụ của các trạng thái lượng tử. Áp dụng cho vũ trụ này, nó có nghĩa rằng phải có vô số các vũ trụ song song đã mất liên kết pha với nhau. Thuyết lạm phát đưa ra đa vũ trụ để giải thích quá trình dãn nở lạm phát đã bắt đầu và sau đó đã dừng lại như thế nào. Thuyết dây đưa ra đa vũ trụ vì số lượng lớn các lời giải có thể có của nó. Trong thuyết M, các vũ trụ này có thể thực sự va chạm với nhau. Trên cơ sở triết học, người ta đưa ra đa vũ trụ để giải thích nguyên lý vị nhân.

điểm kỳ dị (singularity): Điểm có trạng thái hấp dẫn vô hạn. Trong thuyết tương đối rộng, các điểm kỳ dị được dự đoán là tồn tại ở tâm của các lỗ đen và tại thời khắc Sáng thế, trong điều kiện rất chung chung. Chúng đã phá vỡ thuyết tương đối rộng, buộc chúng ta phải đưa ra thuyết hấp dẫn lượng tử.

(các) định luật bảo toàn (conservation laws): Các định luật phát biểu rằng một số đại lượng nhất định không bao giờ thay đổi theo thời gian. Ví dụ, sự bảo toàn vật chất và năng lượng thừa nhận rằng tổng lượng vật chất và năng lượng trong vũ trụ là một hằng số.

định luật Hubble (Hubble’s law): Một thiên hà càng ở xa Trái Đất thì nó di chuyển càng nhanh. Edwin Hubble phát hiện ra điều này năm 1929, và nó phù hợp với thuyết của Einstein về một vũ trụ đang dãn nở.

độ dài Planck (Planck length): 10⁻³³ cm. Đây thang độ dài tại vụ nổ lớn, trong đó lực hấp dẫn mạnh như các lực khác. Ở thang độ này, không-thời gian trở nên “sủi bọt”, với các bong bóng nhỏ và các lỗ giun xuất hiện và biến mất vào chân không.

(tính) đối xứng (symmetry): Tính bất biến hoặc vẫn như cũ của một đối tượng khi bị hoán đổi hay sắp xếp lại. Các bông tuyết bất biến trong phép quay theo bội số của 60 độ. Các vòng tròn bất biến trong một phép quay với bất kỳ góc nào. Mô hình quark vẫn là bất biến khi hoán đổi ba quark, tạo tính đối xứng SU(3). Các dây bất biến trong tính siêu đối xứng và cả trong các biến dạng bảo toàn góc của bề mặt nó. Tính đối xứng rất quan trọng trong vật lý vì nó giúp loại bỏ nhiều phân kỳ bắt gặp trong thuyết lượng tử.

đồng vị (isotope): Một chất hóa học có cùng số lượng proton như của một nguyên tố nhưng có số lượng nơtron khác biệt. Các đồng vị có tính chất hóa học như nhau, nhưng có trọng lượng khác nhau.

đơn cực (monopole): Một cực từ đơn lẻ. Thông thường, các nam châm có một cặp cực bắc và cực nam không thể tách rời, do đó, chưa bao giờ người ta bắt gặp các đơn cực trong phòng thí nghiệm. Các đơn cực chắc phải được tạo ra với số lượng dồi dào tại vụ nổ lớn, nhưng chúng ta không thể thấy bất kỳ đơm cực nào ngày nay, có lẽ vì lạm phát đã làm loãng mật độ của chúng.

(các) đường cong khép kín tựa thời gian (closed time-like curves): Chúng là những con đường đi ngược thời gian trong thuyết của Einstein. Chúng không được phép có trong thuyết tương đối hẹp nhưng lại được phép có trong thuyết tương đối rộng nếu chúng ta có sự tập trung đủ lớn của năng lượng dương hay âm.

electron hay điện tử (electron): Một hạt hạ nguyên tử có điện tích âm bao quanh hạt nhân của một nguyên tử. Số lượng các electron bao quanh hạt nhân xác định các tính chất hóa học của nguyên tử.

electron vôn (electron volt): Năng lượng mà một electron tích lũy khi rơi qua điện thế một vôn. Để so sánh thì các phản ứng hóa học bình thường liên quan tới các năng lượng ở mức vài electron vôn hoặc ít hơn, trong khi các phản ứng hạt nhân có thể liên quan tới hàng trăm triệu electron vôn. Các phản ứng hóa học thông thường liên quan đến sự sắp xếp lại các lớp vỏ electron. Các phản ứng hạt nhân liên quan đến sự tái sắp xếp các vỏ của hạt nhân. Ngày nay, các máy gia tốc hạt của chúng ta có thể sinh ra các hạt với các năng lượng từ hàng tỉ tới hàng nghìn tỉ electron vôn.

entropy (entropy): Thước đo sự mất trật tự hoặc hỗn độn. Theo định luật thứ hai nhiệt động lực học, entropy tổng cộng trong vũ trụ luôn luôn tăng lên, có nghĩa là mọi thứ cuối cùng phải ngừng hoạt động hoặc tan rã. Áp dụng cho toàn vũ trụ, có nghĩa là vũ trụ sẽ đi về trạng thái entropy cực đại, ví dụ như một khí đồng nhất gần độ không tuyệt đối. Để đảo ngược entropy trong một khu vực nhỏ (ví dụ trong một tủ lạnh), bắt buộc phải bổ sung công cơ học. Nhưng ngay cả đối với một tủ lạnh, entropy tổng cộng vẫn tăng (đó là lý do tại sao mặt sau của tủ lạnh ấm). Một số người tin rằng định luật thứ hai dự đoán cái chết cuối cùng của vũ trụ.

fermion (fermion): Một hạt hạ nguyên tử có spin bằng nửa số nguyên, chẳng hạn như proton, electron, nơtron và quark. Các fermion có thể được thống nhất với các boson thông qua tính siêu đối xứng.

giao thoa (interference): Sự hòa trộn của hai sóng hơi khác nhau về pha hay tần số, tạo ra một mẫu hình giao thoa đặc trưng. Bằng cách phân tích mẫu hình này, người ta có thể có khả năng phát hiện các khác biệt cực kỳ nhỏ giữa hai sóng.

giao thoa ký (interferometry): Quá trình sử dụng sự giao thoa của các sóng ánh sáng để phát hiện các khác biệt rất nhỏ giữa các sóng từ hai nguồn khác nhau. Giao thoa ký có thể được dùng để đo đạc sự hiện diện của sóng hấp dẫn và các vật khác mà thông thường là khó phát hiện.

giới hạn Chandrasekhar (Chandrasekhar limit): Các khối lượng bằng 1,4 lần khối lượng Mặt Trời. Quá khối lượng này, lực hấp dẫn của một sao lùn trắng sẽ lớn đến mức thắng áp suất suy biến electron và nghiền nát ngôi sao, tạo ra một sao siêu mới. Vì vậy, tất cả các sao lùn trắng mà chúng ta quan sát trong vũ trụ đều có khối lượng nhỏ hơn 1,4 lần khối lượng Mặt Trời.

graviton (graviton): Một hạt hạ nguyên tử được phỏng đoán là lượng tử của lực hấp dẫn. Graviton có spin bằng 2. Nó quá nhỏ để tìm thấy trong phòng thí nghiệm.

hàm sóng (wave function): Một sóng đi kèm mọi hạt hạ nguyên tử. Hàm sóng là miêu tả toán học của sóng xác định xác suất vị trí của hạt bất kỳ. Schrödinger là người đầu tiên viết ra các phương trình cho hàm sóng của một electron. Trong thuyết lượng tử, vật chất bao gồm các hạt điểm, nhưng xác suất tìm thấy một hạt được cho bởi hàm sóng. Sau đó Dirac đã đề xuất một phương trình sóng bao gồm thuyết tương đối hẹp. Ngày nay, tất cả vật lý lượng tử, kể cả thuyết dây, được trình bày công thức theo các sóng này.

hành tinh ngoài hệ Mặt Trời (extrasolar planet): Một hành tinh quay quanh một ngôi sao khác chứ không phải Mặt Trời của chúng ta. Trên một trăm hành tinh như vậy hiện nay đã được phát hiện, với tốc độ khoảng hai hành tinh mỗi tháng. Phần lớn trong số này, thật đáng tiếc là giống như sao Mộc và không thuận lợi để sự sống phát sinh. Trong vòng một vài thập kỷ tới, các vệ tinh sẽ được phóng vào vũ trụ để nhận dạng các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời giống như Trái Đất.

(các) hạt ảo (virtual particles): Các hạt lao vào và lao ra khỏi chân không trong thời gian cực ngắn. Chúng vi phạm các định luật bảo toàn nhưng chỉ trong một khoảng thời gian rất ngắn, thông qua nguyên lý bất định. Các định luật bảo toàn khi đó có hiệu lực như một giá trị trung bình trong chân không. Các hạt ảo đôi khi có thể trở thành các hạt thật nếu có đủ năng lượng thêm vào chân không. Ở cấp độ vi mô, các hạt ảo này có thể bao gồm các lỗ giun và các vũ trụ sơ sinh.

hạt nhân (nucleus): Lõi cực nhỏ của một nguyên tử, bao gồm các proton và nơtron, kích thước khoảng 10⁻¹³ cm. Số lượng các proton trong một hạt nhân xác định số lượng các electron trong lớp vỏ bao quanh hạt nhân, các electron này lại quy định các tính chất hóa học của nguyên tử.

hằng số Hubble (Hubble’s constant): vận tốc của một thiên hà dịch chuyển về phía đỏ chia cho khoảng cách của nó. Hằng số Hubble đo tỉ lệ dãn nở của vũ trụ, và nghịch đảo của nó xấp xỉ bằng tuổi của vũ trụ. Hằng số Hubble càng thấp thì vũ trụ càng già. Vệ tinh WMAP đã cho thấy hằng số Hubble nằm mức 71 km/s trên mỗi triệu parsec, hoặc 21,8 km/s trên mỗi triệu năm ánh sáng, kết thúc hàng thập kỷ tranh cãi.

hấp dẫn lượng tử (quantum gravity): Một dạng hấp dẫn tuân theo nguyên lý lượng tử. Khi hấp dẫn được lượng tử hóa, chúng ta có được từng gói hấp dẫn, gọi là graviton. Thông thường, khi hấp dẫn được lượng tử hóa, chúng ta thấy các thăng giáng lượng tử của nó là vô hạn, làm cho thuyết trở nên vô dụng. Hiện tại, thuyết dây là ứng viên duy nhất có thể loại bỏ các giá trị vô hạn này.

hiệu ứng Casimir (Casimir effect): Năng lượng âm được tạo ra bởi hai tấm không tích điện song song dài vô hạn đặt cạnh nhau. Các hạt ảo ở phần bên ngoài các tấm gây ra áp lực nhiều hơn so với các hạt ảo ở phần bên trong các tấm, vì thế các tấm bị hút vào nhau. Hiệu ứng rất nhỏ này đã đo được trong phòng thí nghiệm. Hiệu ứng Casimir có thể được sử dụng để tạo năng lượng chạy một cỗ máy thời gian hay một lỗ giun, nếu năng lượng của nó đủ lớn.

hiệu ứng Doppler (Doppler effect): Sự thay đổi tần số của một sóng, khi một vật tới gần hay rời xa khỏi bạn. Nếu một ngôi sao di chuyển về phía bạn, tần số ánh sáng tăng lên, do đó một ngôi sao màu vàng sẽ dường như hơi xanh hơn. Nếu một ngôi sao di chuyển ra xa khỏi bạn, tần số ánh sáng giảm, do đó một ngôi sao màu vàng sẽ dường như hơi đỏ hơn. Sự thay đổi tần số ánh sáng cũng có thể được tạo ra bằng cách làm dãn nở bản thân không gian giữa hai điểm, như trong vũ trụ đang dãn nở. Bằng cách đo mức độ dịch chuyển tần số, bạn có thể tính toán được vận tốc mà một ngôi sao đang di chuyển ra xa khỏi bạn.

lỗ đen (black hole): Một vật thể có vận tốc thoát ly bằng tốc độ ánh sáng. Vì vận tốc ánh sáng là tốc độ tột cùng trong vũ trụ, điều này có nghĩa là không có thứ gì có thể thoát khỏi một lỗ đen, khi nó đã vượt qua chân trời sự kiện. Các lỗ đen có thể có các kích thước khác nhau. Các lỗ đen thiên hà, đang ẩn nấp trong trung tâm của các thiên hà và các chuẩn tinh, có thể nặng từ hàng triệu tới hàng tỉ lần khối lượng Mặt Trời. Các lỗ đen định tinh (lỗ đen sao) là tàn tích của một ngôi sao đang hấp hối, có lẽ ban đầu nặng tới 40 lần khối lượng của Mặt Trời của chúng ta. Cả hai loại lỗ đen này đã được các thiết bị của chúng ta nhận dạng. Các lỗ đen mini (cỡ nhỏ) cũng có thể tồn tại, theo dự đoán của lý thuyết, nhưng người ta vẫn chưa bắt gặp chúng trong phòng thí nghiệm.

lỗ đen Kerr (Kerr black hole): Một lời giải chính xác của các phương trình Einstein biểu diễn một lỗ đen đang quay. Lỗ đen suy sụp đổ thành một vòng kỳ dị. Các vật thể rơi vào trong vòng chỉ trải qua một lực hấp dẫn hữu hạn và có thể, về nguyên tắc, rơi xuyên qua để tới một vũ trụ song song. Có vô số các vũ trụ song song kiểu này nối với một lỗ đen Kerr, nhưng bạn không thể quay trở lại một khi tiến vào một vũ trụ trong số chúng. Người ta vẫn chưa biết lỗ giun tại trung tâm của một lỗ đen Kerr ổn định như thế nào. Có những vấn đề lý thuyết và thực tiễn cam go trong việc thử tìm đường xuyên qua một lỗ đen Kerr.

lỗ giun (wormhole): Một lối đi nối hai vũ trụ. Các nhà toán học gọi các không gian này là “không gian đa kết nối” - mà trong đó một dây thòng lọng có thể không bị co lại thành một điểm. Khả năng con người vượt qua một lỗ giun mà không làm nó mất ổn định hoặc chết trong quá trình này hiện vẫn chưa rõ ràng.

(phản ứng) hợp hạch hay nhiệt hạch (fusion): Quá trình kết hợp các proton hay các hạt nhân nhẹ khác để hình thành các hạt nhân cao hơn, đồng thời giải phóng năng lượng trong quá trình này. Phản ứng hợp hạch của hyđrô thành hêli tạo ra năng lượng của một ngôi sao ở dãy chính (trong biểu đồ Hertzsprung-Russell biểu diễn tương quan giữa nhiệt độ và độ trưng của sao), giống như Mặt Trời. Phản ứng hợp hạch của các nguyên tố nhẹ trong vụ nổ lớn tạo ra sự phổ biến tương đối của các nguyên tố nhẹ, như hêli.

không gian đa kết nối (multiply connected space): Một không gian nơi một dây thòng lọng hay một tròng không thể thu nhỏ thành một điểm. Ví dụ, một tròng quấn xung quanh bề mặt lỗ của chiếc bánh rán có lỗ thủng ở giữa (doughnut) không thể co lại thành một điểm, vì thế một chiếc bánh rán có lỗ thủng là đa kết nối. Các lỗ giun là những ví dụ của không gian đa kết nối, vì một thòng lọng không thể co lại xung quanh họng của một lỗ giun.

không gian đơn kết nối (simply connected space): Một không gian mà trong đó bất kỳ dây thòng lọng nào cũng có thể thu nhỏ liên tục thành một điểm. Không gian phẳng là đơn kết nối, trong khi bề mặt của một chiếc bánh rán có lỗ thủng hay một lỗ giun lại không như vậy.

kính thiên văn tia X Chandra (Chandra X-ray telescope): Kính thiên văn tia X trong khoảng không vũ trụ, có thể quét qua bầu trời để tìm kiếm các phát xạ tia X, chẳng hạn như các phát xạ được phát ra từ một lỗ đen hoặc một sao nơtron.

lạm phát (inflation): Thuyết cho rằng vũ trụ đã trải qua một giai đoạn dãn nở kịch phát với mức độ khổng lồ không thể tin được ngay sau thời khắc nó sinh ra. Lạm phát có thể giải quyết các vấn đề về độ phẳng, đơn cực và chân trời.

lạm phát hỗn độn (chaotic inflation): Một phiên bản của lạm phát, do Andrei Linde đề xuất, theo đó lạm phát xảy ra một cách ngẫu nhiên. Điều này có nghĩa rằng vũ trụ có thể nảy chồi ra các vũ trụ khác theo kiểu liên tục và hỗn độn, tạo ra một đa vũ trụ. Lạm phát hỗn độn là một cách để giải quyết vấn đề kết thúc lạm phát, vì giờ chúng ta có thế hệ ngẫu nhiên của các vũ trụ lạm phát thuộc đủ mọi kiểu.

lambda (lambda): Hằng số vũ trụ, đo lượng năng lượng tối trong vũ trụ. Hiện tại, các dữ liệu ủng hộ đẳng thức omega + lambda = 1, phù hợp với dự báo lạm phát cho một vũ trụ phẳng Lambda, từng có thời được cho là bằng 0, hiện nay được biết là có vai trò xác định số phận cuối cùng của vũ trụ.

laser (laser): Một thiết bị tạo ra bức xạ ánh sáng liên kết pha. “Laser” (viết tắt của Light amplification through stimulated mission of radiation trong tiếng Anh), nghĩa là khuếch đại ánh sáng thông qua phát xạ kích thích. Về nguyên tắc, giới hạn duy nhất đối với năng lượng chứa trong một chùm tia laser là sự ổn định của vật liệu tạo laser và nguồn năng lượng.

lepton (lepton): Một hạt tương tác yếu, chẳng hạn như electron và nơtrino và các thế hệ cao hơn của nó, chẳng hạn như muon. Các nhà vật lý tin rằng mọi vật chất đều bao gồm cả các hạt hadron và lepton (các hạt tương tác mạnh và yếu).

LIGO (The Laser Interferometry Gravitational-Wave Observatory): Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser. Đài này đặt tại bang Washington và bang Louisiana (Hoa Kỳ) và là thiết bị dò sóng hấp dẫn lớn nhất thế giới. Nó đã đi vào hoạt động từ năm 2003.

LISA (The Laser Interferometry Space Antenna): Ăng ten không gian giao thoa kế laser, là một chuỗi ba vệ tinh không gian sử dụng các chùm tia laser để đo sóng hấp dẫn. Nó có thể là đủ nhạy để xác nhận hay bác bỏ thuyết lạm phát và có thể cả thuyết dây, khi được phóng lên bầu trời trong vài thập niên tới.

lực điện từ (electromagnetic force): Lực của điện và từ. Khi chúng dao động đồng bộ, chúng tạo ra một sóng có thể miêu tả bức xạ cực tím, sóng vô tuyến, các tia gamma, v.v. tuân theo các phương trình Maxwell. Lực điện từ là một trong bốn lực chi phối vũ trụ.

lực hạt nhân mạnh (strong nuclear force): Lực liên kết hạt nhân với nhau. Nó là một trong bốn lực cơ bản. Các nhà vật lý sử dụng sắc động lực học lượng tử để miêu tả các tương tác mạnh, dựa trên các quark và các gluon với tính đối xứng SU(3).

lực hạt nhân yếu (weak nuclear force): Lực bên trong hạt nhân, làm cho sự phân rã hạt nhân có thể xảy ra. Lực này không đủ mạnh để giữ hạt nhân với nhau, do đó hạt nhân có thể bị phá vỡ. Lực hạt nhân yếu tác động lên các lepton (electron và nơtrino) và được truyền đi bằng các boson W và boson Z.

MACHO (Massive Compact Halo Object): Các vật thể đặc nặng của quầng. Chúng là các sao tối, các hành tinh cùng các tiểu hành tinh và các vật thể tương tự và có thể chiếm một phần của vật chất tối. Khó phát hiện ra chúng bằng các kính thiên văn quang học. Các dữ liệu mới nhất chỉ ra rằng phần lớn vật chất tối là phi baryon và không hợp thành từ các MACHO.

màng (membrane, có dạng tắt là brane): Một bề mặt mở rộng, trong mọi chiều. Các màng có thể ở bất kỳ chiều nào lên tới mười một. Một màng không (zero-brane) là một hạt điểm. Một màng một (one-brane) là một dây. Một màng hai (two-brane) là một màng đích thực (membrane). Màng là một đặc điểm thiết yếu của thuyết M, hay nói cách khác, màng là cơ sở của thuyết M, ứng viên hàng đầu cho một thuyết vạn vật. Các dây có thể được xem là các màng với một chiều được compact hóa. Nếu chúng ta lấy một mặt cắt ngang của một màng mười một chiều, chúng ta có được một dây mười chiều. Vì thế một dây là màng một.

máy đập vỡ nguyên tử (atom smasher): Từ nôm na để chỉ máy gia tốc hạt, một thiết bị được sử dụng để tạo ra chùm tia năng lượng hạ nguyên tử di chuyển với tốc độ gần tốc độ ánh sáng. Máy gia tốc hạt lớn nhất là LHC, được xây dựng gần Geneva, Thụy Sĩ.

mất liên kết pha (decoherence): Khi các sóng không còn đồng pha với nhau. Mất liên kết pha có thể được sử dụng để giải thích nghịch lý con mèo Schrödinger. Trong cách diễn giải đa thế giới, hàm sóng của con mèo chết và con mèo sống đã mất liên kết pha và không còn tương tác với nhau, do đó vấn đề con mèo có thể đồng thời vừa chết vừa sống được giải quyết. Cả hàm sóng của con mèo chết lẫn hàm sóng của con mèo sống tồn tại đồng thời, nhưng chúng không còn tương tác vì chúng đã mất liên kết pha. Sự mất liên kết pha giải thích nghịch lý con mèo một cách đơn giản mà không cần bất kỳ giả định bổ sung nào, chẳng hạn như sự sụp đổ của hàm sóng.

mật độ tới hạn (critical density): Mật độ của vũ trụ khi sự dãn nở của vũ trụ được cân bằng giữa dãn nở vĩnh viễn và tái suy sụp (co mạnh). Mật độ tới hạn, được đo bằng các đơn vị nhất định, là omega = 1 (khi lambda = 0), khi vũ trụ cân bằng giữa hai tương lai khác nhau là vụ đóng băng lớn và vụ co lớn. Ngày nay, các dữ liệu tốt nhất từ vệ tinh WMAP chỉ ra rằng omega + lambda = 1, phù hợp với dự đoán của thuyết lạm phát.

Mô hình Chuẩn (Standard Model): Thuyết lượng tử thành công nhất của các tương tác yếu, điện từ và mạnh. Nó dựa trên tính đối xứng SU(3) của các quark, tính đối xứng SU(2) của electron và nơtrino, và tính đối xứng U(1) của ánh sáng. Mô hình Chuẩn chứa một tập hợp lớn các hạt: các quark, các gluon, các lepton, các boson W và boson Z, và các hạt Higgs. Nó không thể là thuyết vạn vật vì: (a) không đề cập gì tới hấp dẫn; (b) có tới mười chín tham số tự do được ấn định một cách thủ công, và (c) có ba thế hệ quark và lepton giống hệt nhau, một sự dư thừa. Mô hình Chuẩn có thể được nhập vào một thuyết thống nhất lớn và cuối cùng vào một thuyết dây, nhưng hiện nay không có bằng chứng thực nghiệm cho cả hai thuyết này.

muon (muon): Một hạt hạ nguyên tử giống như electron, nhưng có khối lượng lớn hơn nhiều. Nó thuộc thế hệ dư thừa thứ hai của các hạt được tìm thấy trong Mô hình Chuẩn.

mười lũy thừa (powers of ten): Ký hiệu tốc ký được các nhà khoa học sử dụng để biểu thị các con số rất lớn hoặc rất nhỏ. Như vậy, 10ⁿ có nghĩa là 1 theo sau là n số không. Do đó 1.000 là 10³. Ngoài ra, 10⁻ⁿ là nghịch đảo của 10ⁿ - nghĩa là 0,000…001, trong đó có n-1 số không. Do đó một phần nghìn là 10⁻³ hay 0,001.

năm ánh sáng (light-year): Khoảng cách mà ánh sáng đi được trong một năm, tức là khoảng 5.880 tỉ dặm (9.460 tỉ kilômét). Ngôi sao gần nhất cách xa Trái Đất khoảng 4 năm ánh sáng, và Ngân Hà có đường kính khoảng 100.000 năm ánh sáng.

năng lượng âm (negative energy): Năng lượng nhỏ hơn 0. Vật chất có năng lượng dương, hấp dẫn có năng lượng âm, và hai năng lượng này có thể triệt tiêu nhau trong nhiều mô hình vũ trụ. Thuyết lượng tử cho phép một loại năng lượng âm khác do hiệu ứng Casimir và các hiệu ứng khác tạo ra và có thể được sử dụng để vận hành lỗ giun. Năng lượng âm dùng để tạo ra và ổn định các lỗ giun.

năng lượng Planck (Planck energy): 10¹⁹ tỉ electron vôn. Đây có thể là thang (cấp độ) năng lượng của vụ nổ lớn, nơi mà tất cả các lực đã được hợp nhất thành một siêu lực duy nhất.

năng lượng tối (dark energy): Năng lượng của không gian trống rỗng. Lần đầu tiên được Einstein đưa ra năm 1917 và sau đó bị loại bỏ, năng lượng của hư không này hiện nay được cho là dạng thống trị của vật chất/năng lượng trong vũ trụ. Nguồn gốc của nó không rõ, nhưng cuối cùng nó có thể dẫn vũ trụ vào một vụ đóng băng lớn. Lượng năng lượng tối tỉ lệ thuận với thể tích của vũ trụ. Các dữ liệu mới nhất chỉ ra rằng 73% vật chất/ năng lượng của vũ trụ là ở dạng năng lượng tối.

(các) nền văn minh kiểu I,II,III (type I, II, III civilizations): Phân loại do Nikolai Kardashev đề ra để xếp hạng các nền văn minh trong khoảng không vũ trụ theo năng lượng phát sinh của chúng. Chúng tương ứng với các nền văn minh có thể khai thác năng lượng của toàn bộ một hành tinh, một ngôi sao và một thiên hà. Cho đến nay, không có bằng chứng nào cho thấy có bất kỳ một nền văn minh nào như thế trong không gian. Nền văn minh của chúng ta có lẽ tương ứng với một nền văn minh kiểu 0,7.

nến chuẩn (standard candle): Một nguồn ánh sáng được chuẩn hóa và hệt như nhau trong khắp vũ trụ, cho phép các nhà khoa học tính toán các khoảng cách thiên văn. Một nến chuẩn mờ hơn thì nó ở xa hơn. Một khi biết độ sáng của một nến chuẩn, chúng ta có thể tính toán khoảng cách đến nó. Các nến chuẩn được sử dụng ngày nay là các sao siêu mới kiểu Ia và các sao biến quang Cepheid.

nghịch lý con mèo Schrödinger (Schrödinger’s cat paradox): Nghịch lý đặt câu hỏi liệu một con mèo có thể chết và sống cùng một lúc hay không. Theo thuyết lượng tử, con mèo trong một cái hộp có thể chết và sống cùng một lúc, ít nhất là cho đến khi chúng ta thực hiện một quan sát, một điều nghe có vẻ phi lý. Chúng ta phải thêm hàm sóng của một con mèo trong mọi trạng thái có thể có (chết, sống, chạy, ngủ, ăn, v.v.) cho đến khi một phép đo được thực hiện. Có hai cách chính để giải nghịch lý này, hoặc là giả định rằng ý thức xác định sự tồn tại hoặc giả định có vô số các thế giới song song.

nghịch lý Olbers (Olbers paradox): Nghịch lý đặt câu hỏi tại sao bầu trời đêm có màu đen. Nếu vũ trụ là vô hạn và đồng nhất, thì chúng ta phải nhận được ánh sáng từ một số lượng vô hạn các ngôi sao, do đó bầu trời phải có màu trắng, điều mâu thuẫn với quan sát. Nghịch lý này được giải thích bằng vụ nổ lớn và cuộc đời hữu hạn của các ngôi sao. Vụ nổ lớn ngắt mạch ánh sáng chiếu tới mắt chúng ta từ không gian sâu thẳm.

nghịch lý ông bà (grandfather paradox): Trong các câu chuyện du hành thời gian, đây là nghịch lý xuất hiện khi bạn thay đổi quá khứ, làm cho hiện tại không thể xảy ra. Nếu bạn ngược trở lại thời gian và giết cha mẹ mình trước khi bạn được sinh ra, thì chính sự tồn tại của bạn là không thể xảy ra. Nghịch lý này có thể được giải quyết hoặc bằng sự áp đặt tính tự nhất quán, sao cho bạn có thể du hành về quá khứ, nhưng không thể thay đổi nó một cách tùy tiện, hoặc bằng cách giả định rằng có các vũ trụ song song.

nguyên lý bất định (uncertainty principle): Nguyên lý phát biểu rằng bạn không thể biết cả vị trí lẫn vận tốc của một hạt với độ chính xác vô hạn. Sự bất định về vị trí của một hạt nhân với sự bất định về động lượng của nó, phải lớn hơn hoặc bằng hằng số Planck chia cho 2π. Nguyên lý bất định là thành phần thiết yếu nhất của thuyết lượng tử, nó đưa khái niệm xác suất vào vũ trụ. Nhờ công nghệ nano, các nhà vật lý có thể thao tác các nguyên tử riêng lẻ theo ý muốn và vì thế kiểm tra nguyên lý bất định trong phòng thí nghiệm.

nguyên lý vị nhân (anthropic principle): Nguyên lý cho rằng các hằng số của tự nhiên đã được điều chỉnh để tạo cơ hội cho sự sống và trí tuệ phát triển. Nguyên lý vị nhân mạnh kết luận rằng một kiểu trí tuệ thuộc loại nào đó được cần đến để điều chỉnh các hằng số vật lý nhằm tạo cơ hội cho trí tuệ phát triển. Nguyên lý vị nhân yếu chỉ đơn thuần phát biểu rằng các hằng số của tự nhiên phải được điều chỉnh để tạo cơ hội cho trí tuệ phát triển (nếu không chúng ta sẽ không ở đây), nhưng nó bỏ ngỏ câu hỏi về cái gì hoặc ai đã thực hiện sự điều chỉnh. Về mặt thực nghiệm, quả thật chúng ta thấy rằng các hằng số của tự nhiên dường như được điều chỉnh rất tinh vi để tạo cơ hội cho sự sống và thậm chí ý thức phát triển. Một số người tin rằng đây là dấu hiệu của một Đấng Sáng thế vũ trụ. Những người khác tin rằng đây là một dấu hiệu của đa vũ trụ.

nhiệt động lực học (thermodynamics): Vật lý về nhiệt. Có ba định luật của nhiệt động lực học: (1) tổng lượng vật chất và năng lượng được bảo toàn; (2) tổng entropy luôn luôn tăng; và (3) bạn không thể đạt tới độ không tuyệt đối. Nhiệt động lực học là thiết yếu để hiểu vũ trụ có thể chết đi như thế nào.

nơtrino (neutrino): Một loại hạt hạ nguyên tử “ma” gần như không có khối lượng. Các nơtrino phản ứng rất yếu với các hạt khác và có thể thâm nhập lớp chì dày vài năm ánh sáng mà không bao giờ tương tác với bất cứ thứ gì. Các sao siêu mới tạo ra một lượng dồi dào các hạt này. Số lượng nơtrino lớn tới mức chúng nung nóng khí bao quanh ngôi sao đang suy sụp, bằng cách ấy tạo ra sự bùng nổ của sao siêu mới.

nơtron (neutron): Một hạt hạ nguyên tử trung hòa về điện, cùng với proton tạo thành hạt nhân của các nguyên tử.

omega : Tham số đo mật độ trung bình của vật chất trong vũ trụ. Nếu lambda bằng 0, và omega nhỏ hơn 1, thì vũ trụ sẽ dãn nở mãi mãi thành một vụ đóng băng lớn. Nếu omega lớn hơn 1, thì có đủ vật chất để đảo ngược sự dãn nở thành vụ co lớn. Nếu omega bằng 1, thì vũ trụ là phẳng.

phá vỡ tính đối xứng (symmetry breaking): Sự phá vỡ của một tính đối xứng bắt gặp trong thuyết lượng tử. Người ta cho rằng vũ trụ đã có tính đối xứng hoàn hảo trước vụ nổ lớn. Kể từ đó, vũ trụ nguội dần và già đi, vì thế bốn lực cơ bản và các đối xứng của chúng đã bị phá vỡ. Ngày nay, vũ trụ bị phá vỡ khủng khiếp, với tất cả các lực đã tách ra khỏi nhau.

lực phản hấp dẫn (antigravity): Là thứ ngược lại với lực hấp dẫn, nó sẽ là một lực đẩy hơn là một lực hút. Ngày nay, chúng ta biết rằng lực phản hấp dẫn này tồn tại, có lẽ đã làm cho vũ trụ phình ra nhanh chóng (lạm phát) vào lúc thời gian bắt đầu, và hiện đang khiến nó tăng tốc. Tuy nhiên, lực phản hấp dẫn này quá nhỏ nên không thể đo được trong phòng thí nghiệm, vì vậy nó không có hệ quả thực tiễn. Lực phản hấp dẫn cũng được vật chất âm (chưa bao giờ được nhìn thấy trong tự nhiên) sinh ra.

phản vật chất (antimatter): Là thứ ngược lại với vật chất. Phản vật chất, lần đầu tiên được P. A. M. Dirac dự đoán là tồn tại, có điện tích ngược lại với vật chất thông thường, sao cho các phản proton có điện tích âm và các phản electron (các positron) có điện tích dương. Khi chúng tiếp xúc, chúng triệt tiêu lẫn nhau. Cho đến nay, phản hyđrô là phản nguyên tử phức tạp nhất đã được tạo ra trong phòng thí nghiệm. Tại sao vũ trụ của chúng ta được tạo ra chủ yếu từ vật chất chứ không phải là phản vật chất hiện nay vẫn là một bí ẩn. Nếu vụ nổ lớn đã tạo ra cả hai loại vật chất với lượng bằng nhau, thì chúng sẽ tiêu diệt lẫn nhau, và chúng ta sẽ không tồn tại.

photon (photon): Một hạt hoặc lượng tử ánh sáng. Photon lần đầu tiên được Einstein đề xuất để giải thích hiệu ứng quang điện - khi ánh sáng chiếu vào một kim loại, kim loại sẽ phóng ra các electron.

phương trình Maxwell (Maxwell’s equation): Các phương trình nền tảng cho ánh sáng, lần đầu tiên được James Clerk Maxwell viết ra trong thập niên 1860. Các phương trình này chỉ ra rằng điện trường và từ trường có thể chuyển hóa lẫn nhau. Maxwell đã chỉ ra rằng các trường này chuyển hóa lẫn nhau trong một chuyển động giống như sóng, tạo ra một trường điện từ lan đi với tốc độ ánh sáng. Sau đó Maxwell đã táo bạo phỏng đoán rằng đó là ánh sáng.

proton (proton): Một hạt hạ nguyên tử có điện tích dương, cùng với các nơtron hợp thành các hạt nhân của các nguyên tử. Tuy chúng ổn định, nhưng thuyết thống nhất lớn dự đoán rằng chúng có thể phân rã sau một khoảng thời gian dài.

quang phổ (spectrum): Các màu sắc hoặc các tần số khác nhau được tìm thấy trong ánh sáng. Bằng cách phân tích quang phổ của ánh sáng sao, người ta có thể xác định rằng các ngôi sao chủ yếu hợp thành từ hyđrô và hêli.

quark (quark): Một hạt hạ nguyên tử tạo nên proton và nơtron. Ba quark hợp thành một proton hay nơtron, và một cặp gồm một quark cùng một phản quark hợp thành meson. Quark cũng chính là một phần của Mô hình Chuẩn.

sao biến quang Cepheid (Cepheid variable): Một ngôi sao thay đổi độ sáng với tốc độ chính xác, có thể tính toán được, do đó đóng vai trò một ngọn “nến chuẩn” để đo đạc khoảng cách trong thiên văn học. Các sao biến quang Cepheid có vai trò quyết định giúp Hubble tính toán khoảng cách tới các thiên hà.

sao kềnh đỏ hay sao khổng lồ đỏ (red giant): Một ngôi sao đốt hêli. Sau khi một ngôi sao như Mặt Trời của chúng ta đốt cạn hết nhiên liệu hyđrô, nó bắt đầu dãn nở và tạo thành một sao kềnh đỏ đốt hêli. Điều này có nghĩa là Trái Đất cuối cùng sẽ chết trong biển lửa khi Mặt Trời của chúng ta trở thành một sao kềnh đỏ, sau khoảng 5 tỉ năm nữa.

sao lùn trắng (white dwarf): Một ngôi sao trong các giai đoạn sống cuối cùng của nó, gồm các nguyên tố bậc thấp như ôxy, liti, cacbon, v.v. Chúng được tìm thấy sau khi một sao kềnh đỏ cạn hết nhiên liệu hêli và suy sụp. Thông thường, chúng có kích thước cỡ bằng Trái Đất và nặng không quá 1,4 lần khối lượng Mặt Trời (nếu không chúng sẽ suy sụp).

sao nơtron (neutron star): Một ngôi sao đã suy sụp bao gồm một khối nơtron rắn. Nó thường có kích thước khoảng từ 10 tới 15 dặm (16-24 km). Khi ngôi sao quay, nó giải phóng năng lượng theo kiểu bất thường, tạo ra một sao xung. Nó là tàn dư của một sao siêu mới. Nếu sao nơtron khá lớn, gấp khoảng 3 lần khối lượng Mặt Trời, nó có thể suy sụp thành một lỗ đen.

sao siêu mới (supernova): Một ngôi sao đang nổ tung. Chúng nhiều năng lượng tới mức đôi khi có thể sáng hơn cả một thiên hà. Có vài kiểu sao siêu mới, thú vị nhất là sao siêu mới kiểu Ia. Tất cả chúng có thể được sử dụng làm các ngọn nến chuẩn để đo khoảng cách thiên hà. Các sao siêu mới kiểu Ia được sinh ra khi một sao lùn trắng đang già đi tước đoạt vật chất từ sao đồng hành của nó và bị đẩy quá giới hạn Chandrasekhar, rồi bất ngờ suy sụp và nổ tung.

sao siêu mới kiểu Ia (type Ia supernova): Một sao siêu mới thường được sử dụng làm một ngọn nến chuẩn để đo đạc các khoảng cách. Sao siêu mới này diễn ra trong một hệ sao đôi, nơi một sao lùn trắng từ từ hút vật chất từ một sao đồng hành, đẩy nó vượt quá giới hạn Chandrasekhar (1,4 lần khối lượng Mặt Trời), làm cho nó nổ tung.

sao xung (Pulsar): Một sao nơtron đang quay. Vì nó rất bất thường, nên trông giống như một ngọn đèn hải đăng đang quay, tạo ra vẻ ngoài như một ngôi sao đang nhấp nháy.

(tính) siêu đối xứng (supersymmetry): Tính đối xứng hoán đổi các fermion và các boson. Tính đối xứng này giải quyết vấn đề cấp độ, và nó cũng giúp loại bỏ bất kỳ phân kỳ nào còn lại trong thuyết siêu dây. Nghĩa là mọi hạt trong Mô hình Chuẩn phải có đối tác, được gọi là các siêu hạt, cho đến nay chưa bao giờ được thấy trong phòng thí nghiệm. Về nguyên tắc, tính siêu đối xứng có thể thống nhất tất cả các hạt của vũ trụ thành một đối tượng duy nhất.

siêu không gian (hyperspace): Không gian có số chiều nhiều hơn bốn. Thuyết dây (thuyết M) dự báo rằng phải là mười (mười một) chiều siêu không gian. Hiện tại, không có dữ liệu thực nghiệm chỉ ra sự tồn tại của các chiều bậc cao này, chúng có thể là quá nhỏ không thể đo được.

sóng hấp dẫn (gravity wave): Sóng của lực hấp dẫn, được dự đoán bởi thuyết tương đối rộng của Einstein. Sóng này đã đo được một cách gián tiếp bằng cách xem xét sự già đi của các sao xung đang quay xung quanh nhau.

thăng giáng lượng tử (quantum fluctuation): Các biến thiên rất nhỏ từ thuyết cổ điển của Newton hay Einstein, do nguyên lý bất định. Bản thân vũ trụ có thể đã bắt đầu như một thăng giáng lượng tử trong hư không (siêu không gian). Các thăng giáng lượng tử tại vụ nổ lớn tạo cho chúng ta các quần thiên hà ngày nay. Vấn đề mà hấp dẫn lượng tử phải đối mặt, đã ngăn chúng ta tìm ra một thuyết trường thống nhất trong nhiều thập kỷ, là các thăng giáng lượng tử của thuyết hấp dẫn trở nên lớn vô hạn, đó là điều vô nghĩa. Cho đến nay, chỉ có thuyết dây mới có thể loại trừ các thăng giáng lượng tử vô hạn này của hấp dẫn.

thấu kính và vành Einstein (Einstein lenses and rings): Các biến dạng quang học của ánh sáng sau khi nó vượt qua không gian liên thiên hà do tác động của lực hấp dẫn. Các quần thiên hà xa xăm thường trông giống như một cái vành. Các thấu kính Einstein có thể được sử dụng để tính toán nhiều tham số chủ chốt, bao gồm cả sự hiện diện của vật chất tối và thậm chí cả giá trị của lambda và hằng số Hubble.

thiên hà (galaxy): Một tập hợp rất đông đảo các ngôi sao, thường chứa khoảng chừng 100 tỉ ngôi sao. Thiên hà có vài loại, trong đó có loại elip, loại xoắn (xoắn thông thường và xoắn có thanh ngang) và loại vô định hình. Thiên hà của chúng ta được gọi là Ngân Hà.

thiết bị dò sóng hấp dẫn (gravity wave detector): Một thế hệ các thiết bị mới đo đạc các nhiễu loạn rất nhỏ của sóng hấp dẫn thông qua các chùm tia laser. Các thiết bị dò sóng hấp dẫn như LIGO có thể sớm phát hiện ra chúng. Các thiết bị dò sóng hấp dẫn có thể được sử dụng để phân tích bức xạ phát ra trong vòng một phần nghìn tỉ giây của vụ nổ lớn Thiết bị dò sóng hấp dẫn đặt trên không gian vũ trụ LISA thậm chí có thể đưa ra bằng chứng thực nghiệm đầu tiên của thuyết dây hoặc một số thuyết khác.

thuyết dây (string theory): Thuyết dựa trên các dây nhỏ đang rung động, sao cho mỗi kiểu rung động tương ứng với một hạt hạ nguyên tử. Nó là thuyết duy nhất có thể kết hợp hấp dẫn với thuyết lượng tử để trở thành ứng viên hàng đầu cho một thuyết vạn vật. Nó là thuyết tự nhất quán duy nhất về mặt toán học trong mười chiều. Phiên bản mới nhất của nó, thuyết M, được định nghĩa trong mười một chiều.

thuyết dây ưu thế lai (heterotic string theory): Thuyết dây thực tế nhất về mặt vật lý. Nhóm đối xứng của nó là E(8) x E(8), đủ lớn để sáp nhập tính đối xứng của Mô hình Chuẩn. Thông qua thuyết M, dây ưu thế lai có thể được chỉ ra là tương đương với bốn thuyết dây khác.

thuyết nhiều thế giới (many-worlds theory): Thuyết lượng tử phát biểu rằng mọi vũ trụ lượng tử có thể có đều có thể tồn tại đồng thời. Thuyết này giải quyết vấn đề con mèo Schrödinger bằng cách phát biểu rằng vũ trụ chia tách ra tại mỗi điểm nối lượng tử, vì thế con mèo sống trong vũ trụ này nhưng lại là chết trong một vũ trụ khác. Gần đây, ngày càng có nhiều nhà vật lý lên tiếng ủng hộ thuyết đa thế giới.

thuyết Kaluza-Klein (Kaluza-Klein theory): Thuyết của Einstein được tạo dựng trong năm chiều. Khi quy giản thành bốn chiều, chúng ta tìm thấy thuyết thông thường của Einstein đi kèm với thuyết ánh sáng của Maxwell. Vì vậy, đây là sự hợp nhất quan trọng đầu tiên của ánh sáng với hấp dẫn. Ngày nay, thuyết Kaluza-Klein được sáp nhập vào trong thuyết dây.

thuyết lượng tử (quantum theory): Thuyết của vật lý hạ nguyên tử. Nó là một trong những thuyết thành công nhất mọi thời đại. Bộ đôi thuyết lượng tử và thuyết tương đối cung cấp toàn bộ kiến thức vật lý cơ bản. Đại thể, thuyết lượng tử dựa trên ba nguyên lý: (1) năng lượng được thấy xuất hiện trong các gói rời rạc gọi là các lượng tử; (2) vật chất dựa trên các hạt điểm nhưng xác suất tìm thấy chúng được diễn tả bằng một sóng, tuân theo phương trình sóng Schrödinger; (3) một phép đo là cần thiết để làm sụp đổ sóng và xác định trạng thái cuối cùng của một vật thể. Các định đề của thuyết lượng tử là sự đảo ngược các định đề của thuyết tương đối rộng, là thuyết mang tính tất định và dựa trên các bề mặt nhẵn. Việc kết hợp thuyết tương đối hẹp và thuyết lượng tử là một trong những vấn đề lớn nhất mà vật lý hiện nay phải đối mặt.

thuyết M (M-theory): Phiên bản tiên tiến nhất của thuyết dây. Thuyết M tồn tại trong siêu không gian mười một chiều, nơi các màng hai và màng năm có thể tồn tại. Có năm cách thức mà thuyết M có thể được quy giản thành mười chiều, theo cách ấy chúng ta có năm thuyết siêu dây đã biết, mà hiện nay hóa ra là từ cùng một thuyết. Các phương trình đầy đủ chi phối thuyết M vẫn hoàn toàn chưa rõ.

thuyết nhiễu loạn (perturbation theory): Quá trình mà các nhà vật lý giải quyết các thuyết lượng tử bằng cách lấy tổng trên một lượng vô hạn các hiệu chỉnh nhỏ. Gần như tất cả các công trình trong thuyết dây được thực hiện thông qua thuyết nhiễu loạn dây, nhưng một số vấn đề thú vị nhất lại nằm ngoài phạm vi của thuyết nhiễu loạn, như tính siêu đối xứng bị phá vỡ. Vì thế, chúng ta cần các phương pháp không nhiễu loạn để giải quyết thuyết dây, mà tại thời điểm hiện tại không thực sự tồn tại trong bất kỳ kiểu hệ thống hóa nào.

thuyết thống nhất lớn (Grand Unified Theory (GUT)): Một lý thuyết hợp nhất các tương tác yếu, mạnh và điện từ (không có hấp dẫn). Tính đối xứng của các thuyết thống nhất lớn, ví dụ như SU(5), là pha trộn các quark và lepton với nhau. Proton không ổn định trong các thuyết này và có thể phân rã thành các positron. Các thuyết thống nhất lớn về bản chất là không ổn định (trừ phi người ta bổ sung tính siêu đối xứng). Các thuyết thống nhất lớn cũng thiếu lực hấp dẫn. (Sự bổ sung lực hấp dẫn vào các thuyết thống nhất lớn làm nảy sinh các phân kỳ vô hạn).

thuyết tất định (determinism): Triết lý cho rằng tất cả mọi thứ được ấn định trước, bao gồm cả tương lai. Theo cơ học Newton, nếu chúng ta biết vận tốc và vị trí của tất cả các hạt trong vũ trụ, thì về nguyên tắc chúng ta có thể tính toán sự phát triển của toàn thể vũ trụ. Tuy nhiên, nguyên lý bất định đã chứng minh rằng thuyết tất định là không chính xác.

thuyết vũ trụ tĩnh định (steady state theory): Thuyết phát biểu rằng vũ trụ không có khởi đầu mà liên tục sinh ra vật chất mới khi nó dãn nở để giữ cho mật độ kh?