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我们看到宇宙有许许多多奇特迷人的景象。夜空中的繁星往往令我们神往，人们对它们已经观察研究了数千年。但它们告诉人们的天文真情只是很少的一部分。
近来，人们已经领悟到，我们还需要有例如射电天文学和X射线天文学这样的其他学科来丰富我们对宇宙的视野。当今人们更加明白甚至这还不够。实际的情况是，在围绕我们的天空还充斥着极高能量的亚原子粒子的狂暴轰击。对宇宙中最狂暴事物的研究属于高能天体物理学的领域，所谈论的高能粒子就是宇宙射线。
这些粒子在许多方面都是神秘莫测的。尽管已经认真探索了长达一个世纪，仍然不能确定它们是从哪里来的，或者说它们是如何产生的。不过，人们知之甚少的关于宇宙射线发现的故事，以及随后对它们的研究，却有许多引人入胜和令人惊奇的曲折情节。
多亏有了宇宙射线探索，物理学家才首次发现了预言中的反物质粒子。宇宙射线的研究导致了把原子核结合到一起的"胶水"——π介子的发现。宇宙射线研究还揭示出μ子的存在，μ子的意外发现对现代物质理论的形成大有帮助。简而言之，宇宙射线为科学家们研究最高能量范围的粒子物理学提供了自然界实验室。
不仅如此，这些粒子还深入地揭示着宇宙的天体物理本性。黑洞、中子星、超新星和类星体，很可能都以某种方式卷入了来自宇宙空间的这些神秘放射性物质所揭示的非凡故事情节之中。本书就是我们试图阐述那些故事情节的著述。
科学的进步在于提出问题和解答问题。科学进步还取决于观察与理论概念之间的相互作用。有时候，观察或理论只能做到在常规中进步，必须等待另一方有所突破才能突飞猛进。另一方面，有时实验和理论会陷入这样一种料想不到的局面，开创者们必须耗费大量时间学着对付种种不熟悉的新观念。对来自宇宙的高能粒子的研究，必然面临着更多出人意料的观测结果及其导致的曲解。
在宇宙射线研究领域，攀登发现高峰的不屈不挠的奋战中，我们当前似乎正登上一处高地。我们感到，人们已学会理解大量的30年前不可想像的事物，但我们深信在前面等待我们的仍然是长期的攀登。我们当前正在为了向人类已知最高能量粒子研究的新一轮冲刺作着准备。我们已经清楚地看到，现今的宇宙概念还不能胜任对已知事物给出正确解释的任务。为了充分把握什么是需要真正解释清楚的事物和什么是人为的观测局限性，我们必须掌握更多详情细节。这里，我们将集中研究阐述宇宙中的最高能量物质。对它们的理解就是我们的神圣目标。经验告诉我们，在抵达现代天体物理学中这块意外的奇异王国之前，仍然需要长途艰苦跋涉。
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