人類總是對自身感到著迷。我們研究自己的歷史、心理、哲學與神明。我們大部分的知識都以人自身為中心，彷彿人類是宇宙中最重要的東西。我想我之所以喜歡物理，是因為它打開了一扇窗，讓我們能看得更遠。它給我們帶來了新鮮的空氣，讓人耳目一新。
我們透過窗戶所看到的東西一直令我們驚歎。關於宇宙我們已經瞭解了很多。幾個世紀以來，我們逐漸意識到過去的我們竟然持有那麼多錯誤的見解。我們曾認為地球是平的，它是世界靜止不變的中心。我們曾以為宇宙很小，而且從未改變。我們曾認為人類是一個獨立的物種，與其他動物沒有血緣關係。我們認識到夸克、黑洞、光子、空間波動的存在，認識了我們體內每個細胞令人驚奇的分子結構。人類就像個不斷長大的孩子，驚奇地發現世界並非只有他的臥室和遊樂場，而是如此遼闊，有許許多多的東西可以去發現，有數不清的觀點與他最初以為的不同。宇宙參差多態，無邊無際，我們不斷發現它新的面向。我們對世界瞭解得越多，就越驚奇於它的多樣、優美與簡潔。
然而我們發現的越多，就越明白，比起已經瞭解的東西，我們尚未瞭解的要多得多。我們的望遠鏡功能越強大，看到的天空就越奇妙與出乎意料。我們越細緻地觀察物質的精微細節，就越認識到其結構的深刻。如今我們甚至可以觀測到一百四十億年前的大爆炸，那次讓所有星系得以誕生的偉大爆炸——但我們已經開始瞥見一些比大爆炸更偉大的東西。我們認識到空間是彎曲的，並且已經預見到空間是由振動的量子微粒編織而成的。
我們關於世界基本法則的知識在不斷增長。如果試著整合我們在20世紀學到的關於物理世界的知識，會發現許多線索表明世界與我們在學校裡學到的大相逕庭。世界的基本結構正在顯現，它由一群量子事件生成，其中時間和空間都不存在。量子場繪製了空間、時間、物質與光，在事件之間交換信息。實在（Reality）是由獨立事件構成的網絡，概率使它們相互關聯，在兩個事件之間，空間、時間、物質與能量消融在一團概率雲中。
在對基礎物理學中懸而未決的主要問題——量子引力進行研究的過程中，奇妙的新世界正在逐漸顯現。20世紀物理學有兩大重要發現——廣義相對論與量子理論，問題在於我們透過這二者認識的世界要怎樣合理地整合在一起。我想把這本書獻給量子引力，以及這項研究所展現的奇妙世界。
本書是當前研究的實況報道：我們正在研究的、已經瞭解的，以及我們認為開始理解的事物的基本特性。它從我們現在為了理解世界所使用的一些重要概念的古老起源出發，描述了20世紀的兩項偉大發現——愛因斯坦的廣義相對論與量子力學，並嘗試聚焦於這些物理內容的核心。它講述了如今量子引力研究中正在顯現的世界圖景，也注意到自然所給出的最新提示，例如，普朗克衛星對宇宙標準模型的證實，以及歐洲核子研究組織（CERN）未能成功觀測到許多人預期的超對稱粒子。它也討論了這些理念的推論：空間的分立結構；時間在小尺度的消失；大爆炸的物理學；黑洞的起源，以及信息在物理學基礎中的重要作用。
在《理想國》的第七卷中，柏拉圖講述了一則著名的神話：一些人被束縛在漆黑的洞穴深處，只能看到他們身後火焰投射到牆上的影子。他們認為這就是真實。有個人掙脫了束縛，逃離了洞穴，發現了太陽的光芒和更廣闊的世界。最初他的眼睛無法適應光線，感到頭暈和困惑。然而最終他可以看見了，他興奮地跑回同伴身邊，告訴他們他所看到的。他們感到難以置信。
我們都處在洞穴的深處，被自身的無知與偏見束縛，有限的感官呈現給我們的只有影子。如果我們試圖看得更遠，就會感到困惑，我們並不習慣。但是我們仍然要嘗試，這就是科學。科學思考就是要探索並重新描繪世界，逐步呈現越來越完善的圖景，教我們以更有效的方式思考。科學就是對思維方式的不斷探索，其力量在於用想像力推翻預設的觀念，揭示實在的新面向，建立更新更有效的世界圖景。這次冒險要倚仗過往的全部知識，但其核心是改變。這無限世界熠熠生輝，我們想親眼見證。我們著迷於其神秘與優美，但在視線之外仍是未經探索之地。我們不完整與不確切的知識，飄搖在未知的無盡深淵之上，但這並不會使生命毫無意義，反而使其有趣且彌足珍貴。
我寫這本書是為了記錄在這趟歷險中我眼中的奇景。我腦海中有一位特定的讀者：他對如今的物理學一無所知，卻樂於發現世界的基本構造，我們已經知曉的事和尚未理解的內容，以及目前的研究領域。我從這一視角所看到的實在的全貌以及它那動人心魄的優美，我也想要把它傳達出來。
我也把這本書寫給我的同事、世界各地的同道者，以及對科學懷有滿腔熱情的年輕人，他們正渴望開始這段旅程。借助相對論與量子物理學的光亮，我嘗試勾勒出物理世界結構的大致輪廓，並試著將以上二者整合起來。這本書不僅揭示事實，也想要清楚地表達一種觀點，因為物理學領域中抽像的專業術語有時可能會讓人看不到更廣闊的視角。科學由實驗、假設、公式、計算與討論組成，但這些只是工具，就如樂手的樂器。正如音樂中重要的是音樂本身，科學裡真正重要的是科學所提供的對世界的理解。要理解地球圍繞太陽轉這一發現的重要性，無須弄懂哥白尼複雜的計算；要理解地球上所有生物都有共同祖先這一發現的重要性，也不必明白達爾文書中複雜的論證。科學就是以越發開闊的觀點解讀世界。
我們正在探索世界的全新圖景，本書是對目前研究進展的說明。某個仲夏夜，我與一位同事兼朋友在岸邊漫步，他問我：「那麼，你認為事物的真正本質是什麼呢？」本書正是我對這個問題的回答。