导读 奇妙的微观世界
在“极小篇”，我们将关注微观世界的物理规律。微观到什么程度呢？至少微观到原子尺度，只有约1nm不到。
自古希腊以来，哲学家、科学家们就有终极一问：世上万物，有没有最小的组成单元？一个物体，我们去把它做分割，这种分割的动作是否能一直进行下去？会不会到了一个最基本的单元就无法再做分割了？
关于这个问题，古希腊哲学家留基伯（Leucippus）和德谟克利特（Democritus）师徒俩提出了一个设想：世界万物的基本构成单位是原子，除了原子以外都是虚空（void）。这就是最早的原子论（hypothesis of atom）。
一直到今天，这个古老的问题也只被回答了一半。
现在的主流物理学观点认为，存在构成万物的基本单元。但是对于这种单元具体是什么，只有一种还是有若干种，并没有最终的答案。随着科学研究的深入，科学家能够研究的尺度越来越小。19世纪初，英国的化学家道尔顿（John Dalton）用实验证明了每种元素都存在一个最小单元，并把这些最小单元定义为“原子”。因为每一种元素的最小单元都不一样，所以这里的“原子”并非德谟克利特意义上的基本单元。原子被证明存在以后，科学家们对于小尺度的研究才真正开启。
19世纪末，英国物理学家约翰·汤姆逊（J.J.Thomson）通过发现电子，证明了原子内部有更丰富的组成部分。也就是说，原子可以再分。直到 20 世纪初，卢瑟福（Ernest Rutherford）用散射实验证明了，原子分为集中了大部分质量的原子核，以及小质量的电子。但是原子核的体积非常小，只有原子的几千亿分之一，原子内大部分的空间是空的。到了卢瑟福时代，科学家对于微观世界的认知，就正式来到了量子力学的大门口。原子内部的电子和原子核的关系，已经不能用传统的电磁学理论来描述了。
量子物理的规律与牛顿、麦克斯韦等前辈大师建立起来的经典物理是截然不同的，它会从多方面颠覆人们对于这个世界的固有认知。“极小篇”的目标就是从原子论讲起，随着研究尺度越来越小，一路讲到标准模型（standardmodel），也就是目前来说前沿的已经被实验验证的粒子物理成果，它代表了人类目前对于微观世界最深刻的理解与认识［弦论、超对称理论（supersymmetry）等更前沿的理论尚未被验证，因此我只对这些前沿理论的基本思想进行介绍］。
内容安排
第一部分，包含第十章、第十一章，讨论原子物理（atomic physics）。
第十章，主要介绍人类是如何开始研究原子的。传统理论在原子结构问题面前统统失效，量子力学不得不被发明出来，去解释原子内电子的运动情况。
第十一章，将分别从薛定谔方程（Gorden-Kleine equation）和哥本哈根诠释（Copenhagen Interpretation）的角度来阐述量子力学如何解决电子运动的问题，以及量子力学的核心哲学思想是什么。
第二部分为第十二章，将研究尺度继续缩小到原子核层面。原子核是原子体积的几千亿分之一，但是它还有更基本的组成单位——质子和中子。我们将探讨质子和中子如何相互作用，以及涉及的反应——核反应。
第三部分，包含第十三章和第十四章，我们把尺度继续缩小，进入粒子物理领域。
第十三章，我们将讨论组成质子和中子的更基本单元夸克（quark）。把眼光从单纯的原子核里抽离出来，看看从广义上，基本粒子有哪些种类、它们之间的关系是什么、如何相互作用以及如何分类。像宇宙射线里那些运动速度快到已经接近光速的粒子，就需要狭义相对论才能讨论了。狄拉克（Paul Dirac）把相对论引入了量子力学，就会出现反粒子的概念。
第十四章，为统合性的一章。
我们了解了各种各样的基本粒子之后，既然基本粒子种类那么多，那么应当存在更加基本的理论对这些粒子进行统一性的解释。如何把这些粒子统合在一个理论框架内，这就必须引入杨-米尔斯场（Yang-Mills field），以及标准模型，其中“规范对称性”（gaugesymmetry）将是核心。