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在开始阅读前，你肯定期望先找到几个简单问题的答案，比如写这本书的目的是什么，这本书的目标读者是哪些人。
一开始就把这些问题讲清楚，并令读者信服是很困难的，不过在这本书结尾的时候回答这些问题，会简单得多，尽管放在结尾会显得有点多余。因此，我们觉得谈谈这本书不是何种类型的书倒是容易得多。这不是一本物理学教科书，因此本书不会系统地讲述基本的物理事实和理论。我们致力于简洁明了地描绘人类思维在寻求理念世界和现象世界联系方面的尝试。我们在书中会谈到促使科学界提出符合现实理念的动力，但是我们的讲述必须简单。身处由现实和理念编织而成的迷宫中，我们必须选择对于自己来说最具特点和最为重要的路径才能够走出去，那些与我们所选路径不符的事实和理论，则不会出现在本书中。鉴于写作本书的总体目标，我们不得不明确地选定部分现实和理念作为内容。一个问题的重要性跟它所占的篇幅不一定完全成正比。在本书中我们没有提及某些思想脉络，并不是因为它们不重要，而是因为它们跟我们所选择的路径不符。
在写作过程中，我们花了很长时间来探讨所期待的目标读者的各种特征，并设身处地地为这些读者着想。我们假设这些读者没有任何物理学和数学方面的实际知识，但同时他们有很多优点，足以弥补这样的缺憾。我们认为他们对物理学和哲学很感兴趣，同时我们很钦佩本书的读者，因为他们能够耐心地读完本书中那些比较乏味并存在阅读难度的篇章：他们知道，为了弄懂一页内容，必须细读前面的每一页；他们也知道，虽说这是本通俗的科普书，但也不能像读小说一样去阅读它。
阅读这本书的过程更像是你与我们之间简单的交谈过程。你可能会觉得它或讨厌，或有趣，或令人乏味，或令人激动，不过，如果你读完这本书，学到了人类思维是如何持续不断进行创新的，进而能更好地理解物理现象背后的法则，那我们的目的就算达到了。
阿尔伯特·爱因斯坦
利奥波德·英费尔德
伟大的侦探故事……第一个线索……矢量……运动之谜……还有一个线索……热是一种物质吗……过山车……变换率……哲学背景……物质运动论
在我们的设想中，存在着一个完美的侦探故事。在这个故事中，所有重要的线索都可以被找到，促使我们形成对故事的认知。如果我们仔细地跟进故事情节，在书的结尾交代之前，我们就已经找到完美的答案了。只要这个侦探故事是完美的，那么答案一定不会让我们失望，甚至它会在我们期待它出现的那一刻就立刻浮出水面。
一代又一代的科学家正夜以继日地探寻着自然这本大书的答案。我们是否可以把该书的读者比作科学家呢？这样的类比是不正确的，并且以后也不应该使用。但是，它多少有可取之处，我们可以对其进行延伸和修改，使其更加适合科学对破解宇宙奥秘的追求。
这个伟大的侦探故事，至今还没有人给出答案，我们甚至无法断定它是否真有一个最终答案。但是在阅读这本书的过程中，我们已经收获了很多。它教会了我们很多自然界的基本原理，使我们能够理解许多线索。在无数次科学发展遇到阻力时，它成了令人愉悦和奋发的源泉。不过我们意识到，尽管我们已经读过并且理解了很多内容，但距离最后那个完美的答案依旧十分遥远，甚至我们都不知道到底存不存在一个完美答案。在每一个阶段，我们都试图找到一个跟之前发现的线索相符合的解释。目前，应用我们所接受的理论已经能够解释很多事实，但是还没有出现一个符合所有已知线索的普遍解法。大多数情况是一个理论看起来已经非常完美了，但是随着阅读的深入，我们会发现这个理论还不够全面。新的事实出现了，它跟之前的理论是互相矛盾的，或者之前的理论不能够解释新事实。我们读得愈多，就愈发能够理解这本书章节设计的合理性，尽管随着我们阅读的不断深入，圆满的答案似乎离我们越来越远。
自从柯南·道尔写出迷人的侦探故事以来，几乎所有的侦探小说里都存在这样的情况：面临的问题进入某个阶段，侦探已搜集到了相关线索，这些线索往往非常奇怪，前后不相连并且毫不相关，但是这个大侦探知道，这时候已经没必要再继续调查下去了，只需进行纯粹的思考就可以找到各个线索之间的关系。于是他可以拉拉小提琴，或者躺在椅子上抽抽烟，突然间，灵感迸发，所有线索都可以联系在一起了！他现在不仅能解释手头上所有的线索，而且他知道肯定还有一些事件已经发生了。鉴于现在他已非常准确地知道在哪里可以找到其他线索，如果他愿意，随时可以出去找到新线索，进一步证明自己的推论。
说句很老套的话，阅读自然这本大书的科学家必须自己去寻找答案，因为他们不能像那些阅读侦探小说的缺乏耐心的读者一样，可以随意地跳到书的结尾找到答案。在这里，读者就是侦探本身，必须在复杂的背景下探寻各个线索之间的联系——至少是线索之间的部分联系。为了获得答案，即便是部分答案，科学家必须搜集杂乱无序的事件，并且通过自己的创造性思维去理解这些线索并且把它们串联起来。
在接下来的几页内容中，我们旨在简明扼要地描述物理学家的工作，这跟侦探的工作类似，都必须用纯粹的思考来进行。我们要着重谈到的内容是思维和理念在大胆地探求物理知识中起到的作用。