1 扬帆起航

我们的船虽然不大，但是经得起风浪。招募的船员虽然是临时拼凑起来的，但是其中既有专业的物理学者，也有充满探索精神的业余爱好者。在船和船员都到位之后，我们便扬帆起航了。船舱内带有干粮、混杂的科学仪器和一把吉他。此行我们需要证实一些理论，也需要采集数据。希望我们能像乘坐贝格尔号旅行的达尔文一样，借由一次去遥远国度的旅途来提升自己。

我们将从西边驶进看不见的神秘海域。在地图上看，最西面的边缘上是人类可见尺寸的物体。随着我们向东航行，我们将逐渐缩小。从船头眺望，映入眼帘的或看到的是物质的核心。就这样，我们会把那些寻常隐形的事物一一勘测。

大多数物体都是由更小的物体组成的。我们的船是由木头、金属、玻璃等材料组成。同时，我们能轻易看出，这些材料本身也是由更小的物体组成的：木片、玻璃纤维、塑料等。棉线粗细的玻璃纤维是由硅组成，而每一股玻璃纤维是由与氧原子结合的硅原子——每一个硅原子和两个氧原子结合而成的二氧化硅分子——组成。硅原子的直径是一股玻璃纤维直径的十亿分之一。假如每个硅原子都有船上厨房里的绿豆那么大，那每条玻璃纤维的直径就和地球的直径差不多。

每个硅原子由1个被14个电子包裹的原子核组成。每个电子含有1单位负电荷。因为原子核含有14倍于电子负电荷的正电荷，所以14个电子被它吸引。我们对这个构造并不陌生——太阳系有8颗行星（还有一些岩石和太空垃圾），它们以太阳为中心环绕运行。人们很容易把硅原子想象成一个微小的太阳系，有14个小的电子行星围绕原子核运行。但是，我们即将发现，电子并不是小行星。事实上，它们和行星相比是全新的、截然不同的物体。

随着我们的船东行，我们自身的尺寸在不断缩小，周围的世界也随之改变。在这片土地上，大多数我们根据从前的经验预测出的物理法则，事实上只在通常情况下才被遵守。而且，我们会遇到的电子，还有其他粒子，都与我们在西边所能看见的物体有极端不同的特质。

因此，观察越来越小的物体组成结构需要越来越高能量的——按效果来说就是显微镜——粒子束发射器。具体原因除了和上面提到的现象有关，在以后的旅程中也会越来越清晰。这也意味着，微观科研的前沿同时也是高能科研的前沿。粒子物理研究中高能量的关键在于如何将能量集中在一个很小的空间，或者同样的，如何将能量集中在少量的粒子中。因此，一张描绘了高能、微距世界的地图也将揭示极早期宇宙的物理信息。大爆炸发生之初，宇宙处在极其高温和高压的状态。在最初的时刻，任意空间范围内的能量都足够大，以至于所有物质都以其最小组成部分的形式存在着。

想要理解以上的所有概念，我们首先需要认识这个奇妙新世界的“原住民”们。在一个原子里能找到什么？当前，我们只知道我们要找的家伙会非常小，且需要消耗很多能量才得以接触。但我们要去往哪里？在我们驶向的陌生海域里，适用的物理法则，如果存在的话，是怎样的？开始第一次旅程的地方是一个相对而言比较安全的港口——电子港。对岸是无名岛屿的陌生海岸，和我们遥遥相望。