當您是一名科學家時，獲得意想不到的結果可能是一把雙刃劍。當今最流行的理論可以告訴你，當你向自然界提出有關自然界的問題時，你應該期望獲得什麽樣的數據，但只有透過現實世界的科學探究來面對你的預測——包括實驗、測量和觀察——你才能將這些理論付諸實踐。最常見的是，結果與主要理論的預測一致;畢竟，這就是為什麽它們首先成為主導理論的原因。盡管如此，重要的是在新的和未經測試的制度中不斷推動即使是最成熟的理論的前沿，就好像會有新的科學突破一樣，它的第一個跡象將來自大自然以前從未經歷過的實驗和觀察。
這就是為什麽科學家們每隔一段時間就會得到與我們的理論預期相沖突的結果時，它如此引人註目。一般來說，當這種情況發生在物理學中時，大多數人預設使用最懷疑的解釋：實驗、數據或分析存在問題。一般假設是：
一個無意的錯誤，
或妄想性的自欺欺人，
或者是徹頭徹尾的故意欺詐案件。
但也有可能一些非常奇妙的事情正在發生：我們正在看到宇宙中一些新的和意想不到的事情的初步跡象。同時保持懷疑和開放的心態很重要，正如科學史上的這五個例子清楚地說明的那樣。
故事 1 ：現在是 1880 年代，科學家們以非常好的精度測量了光速：299,800 公裏/秒左右，不確定度約為 0.005%。這足夠精確，如果光穿過固定且不變的空間介質，我們應該能夠判斷該光何時以及是否與地球圍繞太陽的運動（30 公裏/秒）一起移動、逆向或以一定角度移動。
邁克爾遜-莫立實驗旨在準確測試這一點 ，預計光將以不同的速度穿過太空介質（當時稱為以太），具體取決於地球相對於該裝置的運動方向。然而，當實驗進行時，它總是給出相同的結果：結果表明光速在任何時候在所有方向上都是恒定的。無論器材的方向或何時在地球軌域上進行測量等因素，都會觀察到這種恒定性。這是一個出乎意料的結果，與當時的領先理論背道而馳，但執行得如此精致，以至於結果對在基本層面上研究自然的更廣泛的物理學家群體極具吸重力。
故事 2 ：現在是 1920 年代後期，科學家們現在已經發現了三種類別的放射性衰變：α、β 和 γ 衰變。在 α 衰變中，不穩定的原子核發射一個 α 粒子（氦-4 原子核），其中兩個「子」粒子的總能量和動量似乎是守恒的，並且等於「母」粒子的能量和動量。在Gamma衰變中，Gamma粒子（光子）從不穩定的原子核發射出來，其中能量和動量從初始狀態到最終狀態都是守恒的。據觀察，這種能量和動量守恒也適用於所有非衰變粒子和反應;它們似乎是不變的自然法則。
然而，隨後出現了 β 衰變。在 β 衰變過程中，原子核發射出一個 β 粒子（電子），該原子核轉化為元素周期表上的不同元素：向上一個元素。然而，在 β 衰變中，觀察到的兩個子粒子（發射的電子和新原子核）的總能量小於母粒子（舊原子核）的總能量，並且在此過程中動量不再守恒。預期是能量和動量是兩個在粒子相互作用中總是守恒的量，因此看到能量損失而凈動量憑空出現的反應違反了這兩個規則，在任何其他粒子反應、碰撞或衰變中都從未見過。
故事 3 ：現在是 1990 年代後期，科學家們正在努力測量宇宙是如何膨脹的。不僅要回答「今天宇宙膨脹的速度有多快」這個問題，還要回答「宇宙的膨脹速度在其歷史上是如何變化和演變的」這一補充問題。從理論上講——這自 1920 年代以來就已經為人所知——如果你能回答這兩個問題，你就可以精確地確定整個宇宙中存在的所有不同類別的物質和能量是什麽，以及它們在宇宙歷史中每個時間點的能量密度是多少。
地面觀測和太空觀測（包括當時相對較新的哈伯太空望遠鏡）的組合正在使用各種類別的距離指示器來測量這兩個關鍵參數：
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哈伯常數（今天的膨脹率），以及
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decelration 參數（重力如何減慢宇宙的膨脹）。
在多年遠距離仔細測量許多不同類別的 Ia 超新星的亮度和紅移之後，兩個科學家團隊試探性地發表了他們的結果。從他們的數據中，他們都得出了相同的結論：「 減速參數」實際上是負 的;隨著時間的推移，更遙遠的星系似乎正在加速它們明顯的衰退速度，而不是重力減緩宇宙的膨脹。在一個由正常物質、暗物質、輻射、微中子和空間曲率組成的宇宙中，這種效應在理論上是不可能的;要麽這些數據有問題，要麽它是如何被解釋的，要麽我們的宇宙中一定存在某種奇異的能量形式。
故事 4 ：現在是 2011 年，大型強子對撞機只執行了很短的時間。液氦系統於 2008 年首次啟動後，液氦系統中的泄漏對機器造成了大面積損壞，需要多年的維修。現在，快速移動的質子束以令人難以置信的速度在其中迴圈，僅比光速低 3 m/s，第一批科學結果即將出現。利用這些高能粒子的各種實驗正在進行中，試圖測量宇宙的各個方面。其中一些涉及粒子在一個方向上的碰撞與粒子在另一個方向上以相同的速度移動;其他涉及「固定目標」實驗，其中快速移動的粒子與靜止粒子發生碰撞。
在後一種情況下，會產生大量的粒子，這些粒子都朝著同一個大致方向移動：粒子雨。這些所謂的「子粒子」繼續以接近光速的速度向原始質子移動的方向移動。其中一些子粒子會迅速衰變，當它們衰變時會產生微中子。一項實驗從數百公裏外的下遊位置成功測量了這些微中子，得出了一個令人震驚的結論：這些粒子的到達時間比預測的到達時間早了幾十納秒。如果包括微中子在內的所有粒子都受到光速的限制，那麽這個「提前到達時間」在理論上應該是不可能的。
故事 5 ：現在已經進入 2010 年代，大型強子對撞機已經執行多年。其首次執行的完整結果現已出爐，並且發現了希格斯玻色子：一項獲得諾貝爾獎的發現。標準模型中最後一個未被發現的粒子現在已經被找到，許多其他標準模型粒子已經對其特性進行了前所未有的測試，沒有顯示出與它們預測的行為有明顯的偏差。隨著標準模型的所有部份現在都已牢固地就位，並且幾乎沒有什麽不尋常的，粒子物理學似乎按原樣安全，標準模型似乎比以往任何時候都更加健壯。
盡管如此，數據中還是出現了一些異常的「顛簸」：在某些能量處出現的額外事件，而標準模型預測不應該有額外的事件。由於兩個相互競爭的合作以 LHC 可以達到的最大能量碰撞粒子，並且都獨立工作，明智的交叉檢查是看看 CMS 和 ATLAS 是否發現了在相同能量和相同意義水平下發生任何顛簸的類似證據。值得註意的是，至少有一個位置，兩個實驗都看到了完全相同的 「額外」 訊號，與數據中相同的 「顛簸」 一致，這是一個令人難以置信的暗示性證據。無論發生什麽，它都與我們有史以來最成功的理論給出的理論預測不符，這讓我們懷疑我們是否還沒有處於發現新的基本粒子、相互作用或物理現象的風口浪尖。
在每一種情況下，重要的是要認識到可能的結果是什麽。一般來說，將要發生的事情有三種可能性。
1.） 這裏真的沒有什麽可看的。被吹捧為潛在新發現的東西只不過是某種錯誤。無論是因為：
一個誠實的、無法預料的錯誤，
錯誤的設定，
實驗無能，
破壞行為，
或江湖騙子故意實施的騙局或欺詐，
無關緊要;聲稱的效果不是真實的。
2.） 我們迄今為止所設想的物理規則並不像我們認為的那樣，這個結果是一個暗示——也許是第一個關鍵暗示——我們的宇宙與我們迄今為止所認為的不同。這將需要一個新的物理定律、原則，甚至一個全新的現實概念來糾正事情。
3.） 宇宙中有一個新的組成部份——以前沒有包含在我們的理論預期中的東西——它的影響在這些新結果中顯現出來，這可能是第一次。
如果你自己是一名科學家，你會立即意識到你的 預設 假設應該是第一個，並且需要大量額外的支持證據來證明第二個或第三個選項（兩者都是革命性的）反而是正確的。
當然，對我們大多數人來說，現實根本不是這樣的。如今，我們的許多科學同事很快就寫了論文，提出了新穎的、邊緣的想法，這些想法要麽改變了物理學的規則，要麽提出了新的、額外的粒子或相互作用作為這些結果的「主要解釋」。你會在流行的，甚至是主串流媒體上看到的大多數討論都是關於一些新證據如何威脅到「打破宇宙」或同樣聳人聽聞的事情。但這些不是答案;這些只是 追救車 的例子：喧鬧、華麗和新奇的東西吸引了各種關註，尤其是不擇手段的關註，來自那些在道德上應該更了解的人。
我們將如何確定哪種解釋是這些新觀察的正確解釋？科學過程只要求一件事：我們收集更多、更好的數據和獨立的數據，以證實或反駁所看到的情況。應該考慮取代舊思想和理論的新思想和理論，只要它們：
在它們工作的地方重現與舊理論相同的成功結果，
在舊理論沒有的地方解釋新結果，以及
至少做出一個與原則上可以尋找和衡量的舊理論不同的新預測。
對意外結果的正確第一反應是嘗試獨立重現它，並將這些結果與其他互補的結果進行比較，這應該有助於我們在全套證據的背景下解釋這個新結果。
這五個歷史故事中的每一個都有不同的結局，盡管它們都有可能徹底改變宇宙。按順序，以下是發生的事情：
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正如進一步的實驗所證明的那樣，光速與所有觀察者在所有參考系中測得的速度相同。不需要以太;相反，我們對事物如何在宇宙中運動的概念是由愛因斯坦的相對論而不是牛頓定律支配的。
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能量和動量實際上都是守恒的，但那是因為有一種新的、看不見的粒子也在 β 衰變中發射出來：沃夫岡·包立 （Wolfgang Pauli） 在 1930 年提出的微中子。微中子，幾十年來只是一個假設，終於在 1956 年，也就是包立去世前兩年被直接檢測到。
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最初遭到懷疑的是，兩個獨立的團隊（ 超新星宇宙學專案 和高 z 超新星搜尋團隊 ）繼續收集有關宇宙膨脹的數據，但懷疑論者並沒有被說服，直到來自宇宙微波背景的改進數據和大尺度結構數據都支持同樣不可避免的結論。宇宙除了已知形式的物質和輻射外，還含有暗能量，這是觀察到的加速膨脹的根本原因。
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最初由 OPERA 合作報告為 6.8 西格瑪結果，使用相同設定的其他實驗（例如 ICARUS）未能確認其結果。最終，OPERA 團隊發現了一個實驗錯誤，這是導致他們異常結果的原因：有一根松動的電纜給出了這些微中子的飛行時間的錯誤讀數。修復錯誤後，異常消失了。
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即使有來自 CMS 和 ATLAS 的數據，這些結果（雙玻色子和雙氟子凸起）的顯著性也從未超過自吹自擂的 5 西格瑪閾值，或統計顯著性的「黃金標準」。隨著數據的增加，最初數據中的「凸起」只是簡單地回歸到平均值，這表明這些最初有希望的結果只是統計波動。現在 LHC 的金庫中有更多的數據，沒有證據表明這些顛簸已經存在了。
另一方面，有大量的合作太快了，以至於無法觀察到異常，然後根據這一觀察結果提出非凡的主張。DAMA 合作 聲稱已經直接探測到暗物質 ，盡管存在 一大堆危險訊號和失敗的確認嘗試 。Atomki 異常觀測到特定的核衰變， 看到了該衰變角度分布的意外結果 ，聲稱存在一種具有一系列前所未有的特性的新粒子 X17。有許多 說法表明已經實作了冷聚變 ，這違背了核物理學的傳統規則。
有人 聲稱無反作用、無推力的發動機 ，這違背了動量守恒的規則。真正的物理學家，例如阿爾 法磁譜 儀 或 BICEP2 提出了一些非凡的主張，這些主張的解釋是平凡的，而不是非凡的。最近，有人聲稱 圍繞一種稱為 LK-99 的物質存在室溫超導 性，現在已知根本不會超導，以及 μ 子 g-2 異常，這似乎是一項實驗勝利，但伴隨著 一項誤差被嚴重低估的理論計算 。
每當你做一個真實的、真實的實驗時，重要的是你不要偏向於得到你預期或更糟糕的是，希望的任何結果。作為科學家，你需要對自己的設定持最懷疑的態度，對你的錯誤和不確定性最誠實，對你的方法及其可能的缺陷最坦率。您需要盡可能負責任，盡一切可能正確校準您的儀器並了解所有誤差和不確定性的來源，但最終，無論您看到什麽，您都必須誠實地報告您的結果。這將取決於科學界的其他成員來驗證或反駁你的發現，如果你在此過程中的任何時候都不擇手段，你最終會被曝光。
合作得出的結果沒有被後來的實驗證實，不應該受到懲罰;特別是 OPERA、ATLAS 和 CMS 合作在釋出他們的數據方面做得令人欽佩，但需要註意所有適當的警告。當異常的第一個跡象出現時，除非實驗者（或實驗者）有特別明顯的缺陷，否則無法知道它是實驗缺陷、看不見的元件的證據，還是一套新物理定律的預兆。只有擁有更多、更好和獨立的科學數據，我們才有希望解決我們的調查揭示的關於自然世界的任何謎題。
