从上述的讨论可知，人类要了解自然是一项长期的挑战。到了今天，科学家对于自然的了解已经远远超越了直观的范畴。对于大多数人来说，这种前沿的科学知识是很不容易理解的。我们写作这本书的目的就是希望在这方面提供一些帮助。

本书有几个明确的目的：（1）我们希望把最前沿的科学理论介绍给青年人。让他们知道在今天科学家的眼里，我们的物质世界是怎样来的。（2）我们要尽量使用浅显易懂的语言，来介绍今天的科学理论。而且，我们会采用一种宏观的视角来介绍这些科学理论对于自然的解读。（3）我们希望鼓励读者用一种科学的态度来了解自然。所以本书在介绍不同的科学理论的时候，会很认真地说明这些理论建立在怎样的实验基础上，这些已知的理论能解释什么现象。它们还有哪些地方不能解释，这些理论在未来是否还需要一些修正。

本书的第一章是导论，主要是给读者一个阅读全书的准备。一方面，回顾了人类在历史上是如何尝试去了解自然的；另一方面，我们还指出了现在对于自然的研究有哪些最重要的问题。在本书下面的各章里，我们会分别集中讨论一个个不同的问题：第二章，我们会讨论宇宙的起源。主要是介绍宇宙学的研究以及目前主流的宇宙理论。第三章，我们会讨论物质是由哪些基本粒子构成的。也就是介绍现代的原子理论。第四章，我们会介绍目前粒子物理学的主流理论，也就是所谓“标准模型”。第五章，我们会介绍粒子的量子性质，特别是量子物理里一些奇妙的现象。第六章，我们会讨论如何解释物质的量子性质，尤其是关于粒子的波粒二象性。如何用物质波的观点来解释量子现象。第七章，我们会讨论宇宙中的不同化学元素是如何产生的。在宇宙起源时，只产生了一些基本粒子，它们在冷却以后会形成氢原子等简单的原子。但我们的物质世界是由很多高质量的原子组成的，它们构成了不同的化学元素。这些不同的化学元素是怎么产生的呢？第八章，我们会讨论地球的起源与演化。地球是我们在宇宙中的家园，没有地球就没有生命。那么地球是怎么形成的？她为什么能够产生生命？第九章是总结篇。我们会回顾今天人类对于自然的认识到了什么样的程度。有哪些基本的问题还没有解决。有没有一些已知的方向，可以让我们探讨这些问题在未来如何解决。

本书的第一、三、四、五、六、九章由张东才教授撰写；第二章由王一教授撰写；第七章由王国彝教授撰写；第八章由陈炯林教授撰写。

本书与其他科普书籍最大的不同，就是我们采用了一种广阔的视野深入浅出地介绍科学家们今天对于自然世界的了解。我们的介绍是多角度的，既有从直观的层面去了解自然，同时也会用微观和宏观的理论来深入地探讨自然的奥秘。本书的另外一个特色，就是作者本身是长期从事科研的科学家。他们在多个领域都有直接的研究经验。所以当作者在描述今天的科学家对于自然的了解时，他们有充分的知识底蕴来介绍。

本书另外的一个特色，就是采用一种开放的学术态度。本书不但会介绍今天的科学家对于自然已有的认识，就是那些已被广泛接受的主流理论，还会介绍科学家们目前还不能解决的问题。我们希望通过这样的介绍，一方面可以给青年人一个对于自然世界较为准确的认识；另一方面又可以让他们知道现有的知识在哪些方面还有不足的地方，需要他们未来去努力。我们希望本书能够有助于培养读者的独立思考能力以及怀疑精神，而不是人云亦云。科学的发展需要不断地追问：有哪些重要的问题还没有解决？在已知理论以外还有哪些可能？正是因为有这样的追问，科学家们才可以发现新的研究方向，敢于提出新的理论。(www.daowen.com)

为了使得读者容易阅读，本书尽量避免使用复杂的数学或方程式。不过，有些重要的物理概念很难不用方程式来表达。有时候，为了清楚地解释一些重要的概念或者某些实验设计，就必须提供一些技术性的说明。因此，本书采用了一种折中的办法，就是在正文里尽量避免复杂的技术讨论，而另外添加了一些附录，把一些关键的技术性讨论放在里面。如果读者只想在概念的层面上了解科学，他阅读本书时可以跳过这些附录。而对于那些有理科背景，而且喜欢更深入地探讨问题的读者，附录可以作为正文的补充。

【注释】

[1]在这些板块之外，还有一些古代的文明，例如古印度文明。虽然印度文明的历史很长，在数学上也有过一些重要的贡献，但它并不是一个连续发展的文明，在最近1000多年里没有成为地球上文明的一个重心。而且，通过亚历山大大帝的东征和伊斯兰文明的扩张，古印度文明的一部分也已经融入了西方文明之中。

[2]公元前3世纪，希腊的阿里斯塔克（Aristarchus）曾经提出过日心说，但他并没有给出一个具体的运动模型。