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作为本书编写小组的一员，我非常高兴看到这本《宇宙的另一种真相》即将付梓。在写下前言时，我的脑海中浮现的是这样一个问题：科学的意义是什么？
物理学和其他自然科学探索的是自然界的客观规律。即使有一天人类文明已经湮没在时间的长河中，用人类语言写下的物理规律也已尘封，这些规律也会照常决定着日月星辰的运行，不会因为没有人知道它们而有丝毫的减损。那么这是否意味着，科学规律就像岩石、空气，它并不为人类而存在，除了实用价值也谈不上对人类有其他的意义呢？我想并非如此。在我个人的经历中，我是在高中一年级的时候忽然迷上物理学的。在一些科普书中读到的关于基本粒子、量子力学和相对论的种种奇妙的景象，让我感到前所未有的震撼，那种感觉仿佛在一个永远阴天的地方，第一次坐飞机穿过云层看到满天繁星。自然规律虽然是客观的，但对这种规律的渴求和欣赏，却和视觉听觉一样，是一种纯粹主观的、直接作用于人心的体验。生命进化的奇迹赋予人眼睛耳朵，也同样赋予人欣赏自然规律的能力，这种能力并非逻辑思维能力的衍生品，而是直接诉诸情感、让人神往。
从那个时候起，我就一直将物理学作为终生的志业。在科研的路途中，我是一个异常幸运的人。在2004年我博士生一年级的时候，第二次有了那种忽然看到整个新世界的感觉，就是在张首晟老师的引领下，开始探索全新的拓扑绝缘体领域的时候。读者在本书中也会读到这一领域的激动人心的历史。在2004—2005年，宾夕法尼亚大学的查尔斯·凯恩（Charles Kane）和尤金·梅莱（Eugene Mele）研究组，和首晟老师与他的学生B.安德烈·伯纳维格（B.Andrei Bernevig）几乎同时提出了量子自旋霍尔效应这种新的物质态。当时我和在清华大学访问的吴咏时教授一起也开始研究这个方向，在联系首晟老师后，激发出了很多新的想法，完成了我在这个领域的第一篇论文。Kane-Mele的论文出发点是他们对于石墨烯的研究，Bernevig-张的论文出发点是晶格形变对自旋轨道耦合的影响。我和吴老师与首晟老师的论文出发点则是首晟老师之前与永长直人（Naoto Nagaosa）、村上秀一（Shuichi Murakami）提出的自旋霍尔效应绝缘体碲化汞。这些工作看似出发点截然不同，却又几乎同时出现，殊途同归地走向量子自旋霍尔效应方向，当时看似一种神奇的偶然，但回顾历史的时候就会发现并非如此。
在此前几年中，首晟老师和合作者在一系列影响深远的工作中，揭示出了“自旋轨道耦合”这个原已陈旧的问题中隐含的深刻优美的数学结构，把这个问题与规范场、额外维度等基本问题联系了起来。不同领域的研究者被首晟老师的工作启发、吸引到这个方向上来，将半导体领域和强关联电子系统领域原有的经验首次结合在了一起。有了这样“此时无声胜有声”的准备，才带来了量子自旋霍尔效应在几个不同突破口同时开始的爆发。穿透了最初的迷雾之后，随之而来的就是在拓扑物理学世界中的奇妙旅程。拓扑物态的研究从纯理论设想到实验实现，从一种材料到数千种材料，从二维到三维以至任意空间维度，从绝缘体到超导体、半金属，从量子反常霍尔效应到量子计算，种种出乎意料的发现精彩纷呈，迄今已近二十年仍是凝聚态物理学中长盛不衰的研究课题。如果用诗句来描述这种发现给我带来的震撼，我会选择《梦游天姥吟留别》：“列缺霹雳，丘峦崩摧。洞天石扉，訇然中开。青冥浩荡不见底，日月照耀金银台。”这首诗描述的是大诗人李白的梦境，在新拓扑物态这个领域，首晟老师就是那个最先描绘出他的梦想，并且激励、引领了所有人去实现的人。首晟老师在科学上和人才培养上的非凡成就，不只是来源于他的科学功底，更来源于他用科学思想和科学热情来引起共鸣、激发灵感、引领一个方向的非凡领导力。他总是为强烈的好奇心和对自然规律之美的追求所驱动，就算一项研究当下看似无用，如果足够优美和基本，他也会非常兴奋。他总是对任何领域中的新思想都孜孜以求，无论是数学、物理、生物还是社会科学。他不仅自己这样探索，还抓住一切机会去激发身边的人进行同样的探索，不断地去发现和引导那些同样具有好奇心和热情的年轻人。
正是出于对这种精神的纪念和缅怀，张老师夫人余晓帆老师提出了写一本科普书来纪念张老师的想法。就像高中时的我一样，无数各行各业的人都可以为科学的思想所影响和启发。让更多的人感受到科学带来的美与震撼，正是对张老师的事业最好的继承。经余老师介绍认识了本书的主要作者严伯钧以后，我马上就理解了她对于伯钧的欣赏。伯钧在他的书和视频中对科学思想的解释风格极其简单又保持了逻辑清晰性，能够让没有专业背景的读者心领神会，但又不损伤真实性，这真是一种难得的天分。首晟老师如果在的话，相信一定会和伯钧聊得非常开心。伯钧是移动互联网时代把科普带给大众的先驱者，他在抖音这个平台上，以科普内容收获六百万粉丝，本身就是科学对于人类的普遍意义最好的证明。自然规律像星空的美丽一样，不只是对研究者有价值，对于所有人都能直达内心。本书中的一些科学细节可能有点艰深，但是我希望耐心的读者感受到，那些复杂的学术思想和概念背后无所不包的关联性和统一性。世界是由什么组成的？为什么粒子有质量？电荷能不能分成更小的单位？什么是拓扑？为什么实验室里的固体材料又跟基本粒子、引力和光这些基本概念相关？因果律是客观存在的吗？希望看完本书以后，你对这些问题有更多的思考和好奇。这就是本书的意义，也是科学对于人类的意义。
