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想象之中存在一个完美的解谜故事。它展现了所有的关键线索，迫使我们自己得出对答案的见解。如果我们小心求证，将在作者揭晓最终结论之前自己找到完备的解答。与那些较差的解谜故事不同，这个解答本身并不会让我们失望，不仅如此，它还会出现在每一个我们期望它出现的时刻。
我们能否将历代孜孜不倦地寻求自然奥秘之书答案的科学家们比作这样一本解谜之书的读者呢？这个比喻是不恰当的，不久将不得不被抛弃，但这个比喻多少有些合理之处，我们也许能通过延展和修正，使其更恰当地说明科学家们为解决宇宙奥秘所做的努力。
自然之书的伟大奥秘仍未解开，我们甚至无法认定是否存在一个终极答案。通过阅读我们已经学会了很多，它教会我们自然的基础语言，让我们能够理解许多解谜的线索，它们也是科学进步艰苦旅途中快乐与激情的源泉。但我们意识到，即使阅读过无数著作，我们离最终的答案依然很远，如果真的存在这样的答案的话。每一阶段，我们都试着用已经发现的蛛丝马迹来寻求解释。我们目前接受的理论已能解释许多现象，但是没能演变出一个可以兼容所有的已知线索的万能解答。经常有看上去完美的理论，却在进一步考证下被检验出尚不充分。新现象相继涌现，但不是与现有理论相悖，就是无法被其解释。我们了解得越多，就越发钦佩自然这本大书的完美结构，即使在前进的路上，完美的答案似乎离我们越来越遥远。
自柯南·道尔写出令人赞叹的故事之后，几乎每一部侦探小说中的侦探都要搜寻他所需要的所有线索，无论是否只是一时之需。这些线索常常显得十分古怪，断断续续而且毫无关联。然而，伟大的侦探知道，在此时此刻并不需要深入的调查，仅凭纯粹的思考就能找到已知线索间的关联性。所以，他拉一拉小提琴，或是懒洋洋地靠在扶手椅上抽烟斗。一刹那，他想到了！不仅能够解释已掌握的线索，还知道了接下来必将会发生的其他事。一旦瞄准突破口，如果他愿意，很可能就会去为自己的理论搜集更多佐证。
阅读自然之书的科学家如果只是老生常谈，他们也必定能找到可以自洽的理论；然而他们不能像缺乏耐心的小说读者常做的那样——一下就翻到书的结尾。对我们而言，读者就是调查者，在寻求一个答案，至少是浩繁篇章中的部分答案。所以为了获得哪怕一点点的解答，科学家也必须搜集所有能观察到的无序现象，并以创造性思维去梳理和解释它们。
在接下来的内容里，我们的目标大致是描述物理学家像调查者一样进行的纯粹思考工作。我们将主要关注思考和观念在探寻客观世界知识征途中的作用。