哈勃极端深空场-我们对宇宙的最详细的图像，显示了存在于宇宙年龄是当前星系年龄3-4％时的星系。 我们能够长时间观察天空中似乎很黑的东西能看到如此多的事实，这也是一个令人难以置信的惊喜-但他没有上榜通过研究科学知识的方法，我们可以想象一个清晰的过程，然后您便可以了解宇宙中发生的自然过程。 我们从一个想法开始，进行实验，然后根据结果进行确认或反驳。 那只是现实世界更加混乱。 有时，您可以进行实验并获得与预期完全不同的结果。 有时，正确的解释需要想象力远远超出合理和逻辑结论的范围。 今天，我们很了解宇宙，但是在实现这一目标的过程中，我们遇到了许多惊喜。 取得进一步的进展，我们一定会发现其他问题。 这是一次历史考察，描述了科学史上的五个最大惊喜。
如果您用与汽车运动相反的方向射击具有原子核的大炮，并且射击速度完全相同，结果是弹丸速度将为零。 如果我们用光射击，它将始终以光速运动1）光速不会因光源的速度而改变。 想象一下，您非常努力地将球扔了出去。 根据您喜欢的运动，它可以达到45 m / s的速度。 现在，假设您正在以135 m / s的速度行驶的火车中。 如果您从火车的方向向火车扔球，它会飞多快？ 只需增加速度-180 m / s。 现在想象一下，您发出的不是光线而是球。 将光速和火车速度相加-得出错误的答案。
迈克尔逊干涉仪（上）显示出光的行为（下图，实线）的变化可以忽略不计，如果伽利略相对论（下图，虚线）起作用，则光的变化可以忽略不计。 无论干涉仪的定向方向如何-包括平行于或垂直于地球在太空中的运动方向，光速都保持恒定。这个想法对爱因斯坦的狭义相对论至关重要，但是并不是爱因斯坦通过实验发现了它。 是
阿尔伯特·迈克尔森 （
Albert Michelson） ，他的开拓性工作在1880年代证明了这一结果。 无论是沿地球运动的方向，垂直于该方向还是相反的方向发射一束光线，都没有区别。 光始终以相同的速度移动：c，真空中的光速。 迈克尔逊（Michelson）开发了一种干涉仪来测量地球相对于
以太的速度，从而为相对论铺平了道路。 他的1907年诺贝尔奖仍然是科学史上最著名的零结果，也是最重要的。
带有原子核的氦原子2）99.99％的原子质量集中在一个非常致密的核中。 您听说过“
原子布丁模型 ”吗？ 今天，这似乎很奇怪，但是在20世纪初，一个原子通常由嵌入整个空间的带正电的物质（布丁）中的带负电的电子（葡萄干）的混合物组成。 可以从中除去电子，这可以解释静电现象。 多年以来，汤姆森复合原子模型（在带正电的基质上带有小电子）一直很普遍。 直到欧内斯特·卢瑟福决定退房。
卢瑟福（Rutherford）在金箔上的经验表明，一个原子基本上是空的，但在某一时刻，其质量浓度明显高于一个原子粒子：原子核的质量。通过将高能带电粒子（来自放射性衰变）发射到非常薄的金箔片中，卢瑟福期望它们能够通过。 他们中的大多数人都这样做了，但是有些人跳得很厉害！ 正如卢瑟福回忆：
这是我一生中发生的最不可思议的事情。 几乎就像您在餐巾纸中射出一个15英寸的弹壳一样令人难以置信，他会弹开它并击中您。
卢瑟福发现了一个原子核，它几乎包含一个原子的全部质量，并且其体积被限制为整个原子大小的10
-15 。 这样就诞生了现代物理学，为20世纪的量子革命铺平了道路。
中子的两种类型（发射和非辐射） β衰变 。 与α或γ衰变不同，β衰变不会节省能量-除非您可以检测到中微子。3）“缺少能量”导致发现了一个微小的，几乎看不见的粒子。 在所有观察到的粒子之间的相互作用中，能量总是守恒的。 它可以从一种类型转换为另一种类型-势能，动力学，静止质量，化学，原子，电等。 -但无法创建或销毁。 因此，将近一百年前，得知某些放射性衰变产物产生的总能量比原始试剂略少的令人惊讶。 这使玻尔想到了总是节省能源的概念……除非失去能量。 但是玻尔错了，保利还有另一个主意。
将中子转化为质子，电子和反电子中微子是解决β衰变中能量不守恒问题的解决方案保利认为应该保持能量，因此在1930年代，他提出了一种新粒子的存在：中微子。 这个“小中子”粒子没有进入磁相互作用，而是具有很小的质量并带走了动能。 许多人对此表示怀疑，但在1950年代和1960年代的核反应产物之间的实验中，最终发现了中微子和反中微子，这有助于将物理学家带入标准模型和弱核相互作用模型。 这是一个典型的例子，说明在开发适当的实验技术之后，理论预测有时会导致重大突破。
标准模型中的夸克，反夸克和胶子具有色电荷-除了质量和电荷之类的其他属性外。 据我们所知，所有这些粒子都是点状的，分布了三代4）我们相互作用的所有粒子都具有不稳定的高能近亲。 人们常说，科学成就通常不是用“尤里卡”的惊叹号来满足的，而是用“嗯，那很奇怪……”这样的说法来满足的-但是在基础物理学中，第一种选择也出现了。 如果您对一个
验电器充电-将两个导电金属片连接到另一个导体上-这两个片将接收相同的电荷并会排斥。 如果将其置于真空中，则叶子不应失去电荷，但是随着时间的流逝它们会失去电荷。 对此的最好解释是，高能粒子，宇宙射线从外层空间飞向地球，它们碰撞的结果使电镜放电。
宇宙射线天文学起源于1912年，当时维克多·赫斯（Victor Hess）乘坐气球升空进入高层大气，发现了从太空坠落到地球上的粒子。1912年，维克托·赫斯（Victor Hess）使用气球进行了一项实验，寻找这些高能宇宙粒子，并立即大量发现了它们，成为宇宙射线之父。 通过构造一个带有磁场的腔室，可以根据粒子路径的曲率来测量速度和电荷与质量的比率。 质子，电子甚至是反物质的第一个粒子都是通过这种方式发现的，但是最大的惊喜发生在1933年，当保罗·昆兹（Paul Kunz）在研究宇宙射线时发现了一个非常类似于电子的粒子，仅重了一百倍！
被发现的第一个介子与宇宙射线的其他粒子一起，具有与电子相同的电荷，但其质量只有电子的数百倍-从其速度和路径的曲率半径可以明显看出卡尔·安德森（Karl Anderson）和他的学生塞思·内德迈尔（Seth Neddermeier）使用
威尔逊的地面
摄像头发现了μ子，该子的寿命只有2.2μs。 当自己因发现核磁共振而获得诺贝尔奖的物理学家
伊西多·拉比 （
Isidor Rabi）发现介子的存在时，他说出了现在著名的短语：“谁下令的？” 后来发现，复合粒子（质子和中子）和基本粒子（夸克，电子，中微子）都具有几代较重的亲戚，而介子成为“第二代”开放粒子中的第一代。
您向太空看得越远，时间就越远。 在时间上，您的眼光不能超过138亿年：这是我们对宇宙年龄的估计。 将数据外推到最早的时间就产生了“大爆炸”的想法。5）宇宙是从大爆炸开始的，但是这个发现是偶然产生的。 在1940年代，
乔治·安东诺维奇·加莫夫 （
Georgy Antonovich Gamov）和他的同事提出了一个激进的想法：目前正在膨胀和冷却的宇宙在过去不仅更热更密，而且任意热又密。 如果将其推断得足够远，那么您将得到一个足够热的宇宙，以使其中的所有物质离子化，甚至原子核进一步衰变。 这个想法因“大爆炸”而声名fa起，其中有两个主要预测：
1.在我们开始的宇宙中，不仅应该有质子和电子，还应该有高能合成的轻元素的整体混合物。
2.当宇宙冷却到足以形成中性原子时，高能辐射就会释放并一直沿直线传播，直到偶然发现某物时发生红移并在宇宙膨胀时失去能量。
他们预测这种“遗留辐射”的温度将比绝对零高几度。
根据Penzias和Wilson的初步观察，在银河平面中有几个辐射源（在中间），但是上下都有几乎完全均匀的背景1964年，亚诺·彭齐亚斯（Arno Penzias）和鲍勃·威尔逊（Bob Wilson）意外发现了大爆炸的残留辐射。 他们在贝尔实验室中的无线电天线上研究雷达，结果发现整个天空都有均匀的噪声。 不是太阳，不是银河系，不是地球大气层-但是他们不知道那是什么。 他们用碎布擦净了天线的表面，分散了鸽子，但是噪音并没有传播到任何地方。 只有当物理学家看到了测量结果，熟悉普林斯顿小组的详细预测（迪克，皮布尔斯，威尔金森等）以及为检测这种信号而建造的辐射计时，他们才了解发现的意义。 宇宙的起源第一次被人们知道。
在宇宙膨胀期间，空间固有的量子涨落在整个宇宙中扩展，并产生了我们今天所知的宇宙中的恒星，星系和其他大规模结构。 对于2017年，这是关于宇宙结构和物质起源的最好想法。回顾当今收集的科学知识，其预测能力以及数百年来的发现如何改变了我们的生活，人们很容易将科学视为思想的不断发展。 但实际上，科学史是一团糟，充满了惊奇，并为分歧所困扰。 对于那些从事现代知识研究的人来说，科学是一种风险，需要学习新的情景，并试图朝着未知的方向前进。 我们记忆中的故事充满了成功，但真实的故事充满了死胡同，不成功的经历和明显的错误。 然而，开放的胸怀，渴望和检验想法的能力，我们从结果中学习和修改结论的能力，使我们从黑暗走向光明。 最后，每个人都将从中受益。