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目录

序言

第一部分 原子与虚空

第1章 安静的城堡

第2章 自在之物

第3章 什么是力

第4章 怀疑的化学家

第二部分 质量与能量

第5章 一个有趣的结论

第6章 无法解决的矛盾

第7章 宇宙的结构

第8章 在黑暗中心

第三部分 波动与粒子

第9章 不顾一切的尝试

第10章 波动方程

第11章 唯一的谜团

第12章 裸质量和缀饰质量

第四部分 场与力

第13章 大自然的对称性

第14章 上帝粒子

第15章 标准模型

第16章 没有物质的质量

后记

词汇表

参考文献

致谢

序言

本书的主题看起来很简单。

你坐在桌前，翻开这本书。它可能是精装本，可能是平装本，也可能是在平板电脑或是电子阅读器上的电子书，无所谓，都一样。无论你手上拿的是什么，我们都可以相当确定地说，它们是由某些材料制成的：纸张、卡片、塑料，又或许是装载着一些电子元器件的印刷电路板。无论它由何种材料制成，我们都可以将它称为物质或是物质实体，它们都具有一种固有特性——质量。

但是“物质”又是什么呢？我们在课堂上学到过，物质不是连续的而是离散的，这与古希腊的一些哲学家在近2 500年前曾推测的“物质是‘块状’的”不谋而合。我们简单地在网上搜索一下就能知道，纸是人们把纸浆中湿润的纤维紧压在一起而制成的；而纸浆是由分子（如纤维素）构成的，分子又是由原子（碳、氢、氧等）构成的。如果对原子进行更深层次的了解，我们会发现原子的内部大多是中空的，只有一个小小的、由质子和中子组成的原子核，周围有一些电子环绕着它。

你可能也学到过，质子和中子并不是最终的答案，它们还能被划分为更小的单位。科学家把目前为止找到的物质最基本的组成部分（当然，这更有可能是因为我们目前还未探明其内部的结构）称为“基本粒子”。根据这一定义，质子和中子显然不属于基本粒子，因为它们由不同种类的夸克构成，这些夸克则是被胶子连接在一起的。

看起来事情比我们想象中的要复杂一些。可以肯定的是，经过一代又一代科学家的不懈努力，我们得以一层一层地剥开物质构成的“洋葱皮”：从纸、卡片、塑料，到分子，到原子，到质子和中子，再到夸克和电子。随着我们一层一层地往下探索，我们发现的物质组成也越来越小，这似乎不足为奇。

但是同样可以肯定的是，我们无法一直这样进行下去。就像古希腊的哲学家们曾推测的那样，我们最终会遇到一些最最基本的、不可分割的物质，宇宙万物都是由这些物质构成的。

并且，我们并不需要做多么大胆的猜测也能提出这样的假设：无论这种最基本的物质是什么，它只有一种基本形式。或者说，这样的假设最为简洁。而剩下的那些电荷、色荷、味、自旋以及许多其他参数，就都只是多余的“缀饰”了。