前言

人類對自然界的好奇心是人類文明進步的動力之一。從古時候起，人們就嘗試著觀察和理解這個世界。古書中記載的“正北方有赤氣如火影”，就是古人對極光的記錄； 《漢書》中記載的“日出黃，有黑氣，大如錢，居日中央”，是世界上第一次明確的太陽黑子記錄。

隨著近現代科學的發展，人類對世界的認知向兩個維度拓展，一是在微觀尺度下利用加速器探索、研究基本粒子，二是在宏觀尺度下借助天眼等先進的望遠鏡系統研究浩渺的宇宙，從而構建了從粒子到宇宙、從量子到空間的知識體系。

人類對自然界認識的不斷加深，促進了物理學，包括空間物理學、天體物理學等基礎學科的誕生與發展。量子物理作為現代物理學的基礎理論之一，不僅呈現了微觀尺度下的物質行為與經典物理中的巨大差異，還揭示了物質和能量相互作用的本質。這些認識超越了時間和空間的限制，物理學家們認識到物質和能量可以在宇宙中傳遞信息并相互作用，他們通過這些信息和相互作用揭示宇宙之謎。

基礎研究是整個科學體系的源頭。基礎研究取得的顛覆性成果，推動了科技的跨越式發展，極大地改變了人類對世界的認知方式，進而引發了產業革命，對人類社會的發展產生了巨大影響。

本書收錄了11篇由北京航空航天大學青年拔尖人才基于各自領域的科研成果撰寫的科普文章，內容涵蓋了從粒子尺度到宇宙尺度的有趣的物理現象和知識。本書既可以作為基礎研究領域的前沿科普讀物，激發普通讀者的科學興趣，也可以作為相關專業研究人員的參考書，給有志于從事相關基礎科學領域研究的廣大科技工作者以啟迪。

中國科學院院士

北京航空航天大學空間與環境學院院長

2024年6月