前言

人类对自然界的好奇心是人类文明进步的动力之一。从古时候起，人们就尝试着观察和理解这个世界。古书中记载的“正北方有赤气如火影”，就是古人对极光的记录； 《汉书》中记载的“日出黄，有黑气，大如钱，居日中央”，是世界上第一次明确的太阳黑子记录。

随着近现代科学的发展，人类对世界的认知向两个维度拓展，一是在微观尺度下利用加速器探索、研究基本粒子，二是在宏观尺度下借助天眼等先进的望远镜系统研究浩渺的宇宙，从而构建了从粒子到宇宙、从量子到空间的知识体系。

人类对自然界认识的不断加深，促进了物理学，包括空间物理学、天体物理学等基础学科的诞生与发展。量子物理作为现代物理学的基础理论之一，不仅呈现了微观尺度下的物质行为与经典物理中的巨大差异，还揭示了物质和能量相互作用的本质。这些认识超越了时间和空间的限制，物理学家们认识到物质和能量可以在宇宙中传递信息并相互作用，他们通过这些信息和相互作用揭示宇宙之谜。

基础研究是整个科学体系的源头。基础研究取得的颠覆性成果，推动了科技的跨越式发展，极大地改变了人类对世界的认知方式，进而引发了产业革命，对人类社会的发展产生了巨大影响。

本书收录了11篇由北京航空航天大学青年拔尖人才基于各自领域的科研成果撰写的科普文章，内容涵盖了从粒子尺度到宇宙尺度的有趣的物理现象和知识。本书既可以作为基础研究领域的前沿科普读物，激发普通读者的科学兴趣，也可以作为相关专业研究人员的参考书，给有志于从事相关基础科学领域研究的广大科技工作者以启迪。

中国科学院院士

北京航空航天大学空间与环境学院院长

2024年6月