我们愈是了解世界的本性，它看上去似乎愈简洁。万事俱备后，本书会解释，万物的基本法则是什么，以及前述的微小构件如何共同构成世界。但是，为避免我们在直面宇宙深层的简洁时感到无所适从，这里需要提醒一句：虽然游戏的基本规则很简单，其推论却不易得出。我们的日常经验由数万亿的原子共同控制，试图从第一性原理（first priciple）中推导出植物甚至人的行为，无疑是痴人说梦。但承认这个困难并不会削弱重点——所有现象确实都由描述微小粒子的量子物理学所决定。

想想你周围的世界：你拿着一本纸质书籍，纸由粉碎的木浆制成，后者则来自树木[1]。树木是一台能够获取原子和分子的机器，并通过分解它们，重造出由数万亿部件构成的细胞共同体。这个过程由一类叫作叶绿素的分子完成，该分子由百余个碳、氢、氧原子扭曲成复杂的形状，并靠少量氮、镁原子固定。这些粒子的集合体能吸收一个距离我们1.5亿千米、足以容纳百万个地球的核反应炉（太阳）的光，接着把光中的能量送进细胞的核心，从而使二氧化碳和水在制造分子的同时，释放出富含生命的氧气。正是这些分子链构成了树木和所有生命，以及本书中的纸张。你能阅读书籍并理解文字，是因为你的眼睛能把书页散射的光转化成电信号，并由宇宙已知范围内结构最复杂的——大脑来解读。我们发现所有这些都只不过是一些原子的集合，而各种原子都仅由三种粒子构成：电子、质子和中子。我们还发现，质子和中子又由更小的实体——夸克组成。这就是我们目前认知的极限，而量子理论支撑着这一切。

正如现代物理学所揭示的，深层次来看，我们所处的宇宙是由简洁的图案描绘；在视线不及之处，微观现象清歌雅舞，并由此衍生出繁杂的宏观世界。这或许是当代科学的至高成就：将包括人类在内的世间纷纭还原到对少数亚原子粒子及它们之间四种作用力的描述。其中有三种力能很好地用量子理论描述，这包括作用于原子核深处的强核力和弱核力，以及把原子和分子粘起来的电磁力。四种力中，只有最弱却也或许是最为人所知的引力，直到现在还没有一个尽如人意的量子描述。

应当承认，量子理论中是有些古怪的东西，多少诞妄不经都以之为名。猫可以既生又死，粒子可以同处两地，海森伯的不确定性原理，这些都是事实，但绝不能因此认为微观世界中发生的事总是那么奇怪，而我们就应该默认它的神秘。超感官知觉、神秘治愈术，或是号称能防辐射什么的能量手环等，就经常在“量子”一词的掩护下鱼目混珠，登上大雅之堂。这些都是无稽之谈，大概来自思绪不清、执念深重、无端误解、有意曲解，或是上述原因不幸兼有。量子理论能精确地描述世界，这些以数学语言写成的定律，跟牛顿或伽利略提出的理论一样真实可靠。这就是在前述的例子中，电子的磁响应能计算得如此严丝合缝的原因。你将在本书中发现，量子理论对大自然的描述有巨大的预测力和解释力，涵盖的现象范围之广，小到硅片、大至星辰。