作者自序
1959 年底，物理学大师费恩曼（Richard Feynman）在美国物理学会作了一场题为底部有足够的空间（There is Plenty of Room at the Bottom）的经典演讲，被后人称作纳米技术的先知宣言。世间万物的底部与顶部究竟何在，自然是仁者见仁、智者见智，但它们对应着微观与宇观两个世界，却是不言而喻的。如今科学家对底部的窥视，早已不限于纳米尺度，而是直达质子直径千分之一的微微微米（阿米）尺度，即比纳米整整小了9 个数量级。也许底部的空间之大，远远超过了费恩曼和所有人的想象。无论如何，这都是物理学和物理学家的胜利！
无独有偶，英籍德裔经济学家舒马赫（Ernst Friedrich Schumacher）在1973 年出版了一部畅销书，名为《小的是美好的》（Small is Beautiful），被誉为可持续发展的先知之作。2016 年夏天经北大校友推荐，我第一次读到这本短小精悍的旧书，依然被其中那些超越经济学范畴的 卓越思想和见解所打动。在我研究的粒子物理学领域，除了无质量、无结构的光子和胶子，最小的基本粒子当属中微子。中微子到底有多 小的问题，就如同暗物质到底有多暗的问题一样，都是当今粒子物理学和宇宙学的未解之谜。更令人惊奇的是，中微子其实属于宇宙的 热暗物质，它们像幽灵一般无处不在，既是宇宙演化的参与者，也是宇宙演化的见证者。
作为已知的基本费米子家族的最轻成员，中微子不得不处于质量谱的底部，而那里的空间大到允许其中一类中微子的质量无穷小！正是由于中微子的小与暗，它们呈现出其他基本粒子不具备的奇特性质：振荡！中微子振荡作为宏观可测的量子相干现象，指的是一种类型的中微子在空间传播一定距离后，有可能转化成另一种类型的中微子。这是物质存在与转化的新形式，不同于散射、衰变和束缚态等人们较为熟悉的形式。本书的主旨就在于以通俗易懂的科普语言， 解读中微子振荡的奥秘，并探讨与之相关的前沿科学问题。
我与中微子振荡的不解之缘始于1995 年。那一年秋天，我在慕尼黑大学物理系与弗里奇（Harald Fritzsch）教授合作，完成了一篇题为 轻子质量等级与中微子振荡（Lepton Mass Hierarchy and Neutrino Oscillations）的论文。这是我发表的第一篇探讨中微子质量与振荡的学术文章，它与众不同地对轻子混合模式作出了今天看来定性上依然正确、定量上并不离谱的理论预言。大约两年半之后1998 年6 月，随着日本的超级神冈实验令人信服地发现了大气中微子的振荡现象，中微子物理学从此进入了激动人心的黄金时代。当年作为一个对中微子知之虽少但倍感兴趣的博士后，我有幸从一开始就跟上了这一难得的潮流，像风口上的猪一样飞了一会儿，并且亲身见证了这段辉煌的历史。
本书预设的读者群包含了正在中微子物理学前沿领域从事一线研究的学者和正在中学或大学学习经典物理学基础知识的学生，以及知识面处于两者之间但兴趣没有边界的广大科普爱好者。鉴于此，我重温了自己曾提出的关于科普与求职报告的三分之一定理，即三分之一的内容让所有人听得懂（否则你将失去听众）、三分之一的内容让专家听得懂（从而体现专业品质）、三分之一的内容让所有人听不懂
（以便显得自己有水平）。在接下来的写作过程中，我不得不借助几个至关重要的数学公式，目的在于尽可能准确地展现中微子振荡及物质效应的基本特征。不过我希望读者还是可以通过我的文字叙述和图表说明，获取有关中微子物理学的一些最重要信息，同时不觉得过于枯燥乏味。
尽管曾经与周顺博士合作撰写过一部颇受国内外同行好评的中微子物理学英文专著（Neutrinos in Particle Physics，Astronomy and Cosmology，浙江大学出版社与施普林格出版社2011 年出版），但我写作有关中微子的科普书籍还是第一次。好在它的篇幅短小，与它所关注的对象一样，都符合舒马赫的美学观念。另一方面，诸如作 者水平有限，错误在所难免之类的客套话我就不说了。毫无疑问，对我的这次写作而言，由于时间紧迫，底部的确有足够的空间。
本书属于国家自然科学基金面上项目马约拉纳中微子的味结构与轻子数破坏效应（项目批准号：11775231）和重点项目中微子质量起源及相关新物理的理论研究（项目批准号：11835013）的科普拓展工作的一部分。
在科教融合的大背景下，本书作为中国科学院大学物理科学学院开设的研究生专业选修课程中微子物理学的入门参考书，也将作为高年级本科专业选修课程粒子物理学基础的课外补充读物。
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