量子
量子这一物理理论概念，最早于1900年代提出，“量子”理论是假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的，只能取能量基本单位的整数倍，从而很好地解释了黑体辐射的实验现象。 后来的研究表明，不但能量表现出这种不连续的分离化性质，其他物理量诸如角动量、自旋、电荷等也都表现出这种不连续的量子化现象。这同以牛顿力学为代表的经典物理有根本的区别。量子化现象主要表现在微观物理世界。描写微观物理世界的物理理论是量子力学。而其中的量子力学就是在克服早期量子论的困难和局限性中建立起来的。
1900年，德国物理学家普朗克在对热辐射的研究中第一个窥见了量子。这一年的12月14日，普朗克在德国物理学会会议上宣布了他的伟大发现---能量量子化假说，根据这一假说，在光波的发射和吸收过程中，发射体和吸收体的能量变化是不连续的，能量值只能取某个最小能量元的整数倍，这一最小能量元被称为“能量子”。普朗克的能量子概念第一次向人们揭示了微观自然过程的非连续本性，或量子本性。
1905年，爱因斯坦提出了光量子假说，进一步发展了量子概念。爱因斯坦认为，能量子概念不只是在光波的发射和吸收时才有意义，光波本身就是由一个个不连续的、不可分割的能量量子所组成的。利用这一假说，爱因斯坦成功地解释了光电效应等实验现象。光量子概念首次揭示了光的量子特性或波粒二象性，即光不仅具有波动性，同时也具有粒子性。
自从普朗克提出量子这一概念以来，经爱因斯坦、玻尔、德布罗意、海森伯、薛定谔、狄拉克、玻恩等人的完善，在20世纪的前半期，初步建立了完整的量子力学理论。绝大多数物理学家将量子力学视为理解和描述自然的基本理论。
随着量子概念的不断提出，特别是量子力学的理论体系被创建完成，人们也由此开始进入了量子时代，越来越多的人投入到量子力学的应用研究中，基于量子规律的新技术也不断涌现，这些量子技术深深地改变了人类的生活，其中最引人注目的成就就是激光技术和电子计算机的出现和卫星通讯等的联系与应用。
特别是在2016年8月16日，我国于酒泉卫星发射的“墨子号”量子科学实验卫星，“墨子号”的成功发射，将使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。
虽然量子理论逐渐建立成一个完整的体系，但除了少部分物理学研究者了解它们，大部分人对于量子这一词还是很陌生的，或许只存在于理论解释又或是在树上似懂非懂的看着对于量子给出的理论解释。
引力波
引力波是爱因斯坦在广义相对论中提出的，即物体加速运动时给宇宙时空带来的扰动。即指时空弯曲中的涟漪，通过波的形式从辐射源向外传播，这种波以引力辐射的形式传输能量，通俗地说，可以把它想象成水面上物体运动时产生的水波。但是，只有非常大的天体才会发出较容易探测的引力波，如超新星爆发或两个黑洞相撞时，而这种情况非常罕见。因此，相对论提出一百多年来，其“水星进动”和“光线偏转”等重要预言被一一证实，而引力波却始终未被直接探测到。
引力波有宇宙初生时的“啼哭”之称，它自宇宙诞生后便一直四散传播，现在可探测到的余响能量非常小，被称为“随机引力波背景”。在“激光干涉引力波观测台”中，科学家便是努力在长达4公里的激光光线中，寻找“随机引力波背景”带来的比一个原子核还小的扰动。
关于引力波的存在，美国科学家于2014年3月17日首次直接探测到宇宙大爆炸第一波震荡，即原始引力波，随后，2016年2月11日，物理学家宣布人类首次直接探测到引力波。
也许很多人不明白，为什么要探测引力波呢？
因为，引力波的存在，可以极大的扩展人类的视野，为宇宙大爆炸提供了仅有的可能，同时还为多宇宙的存在提供了一种方式。“引力波”提供看待宇宙的崭新方式，发现它们的能力，有可能使天文学起革命性的变化。
这样我们的宇宙将不再是孤单的宇宙。当我们将这次测到的两个质量巨大的暗物质黑洞看做是两个量级要大的多的宇宙的时候，这则理论同样适用。当我们可以探测到是两个宇宙相互靠近碰撞而发出的引力波的时候，那这个世界将不再只有我们这个大爆炸的宇宙，而是存在非常多的不同原因的宇宙，它们是共存的。此时广义相对论里面的奇点问题也有望解决。
引力波的发现验证了广义相对论最后一个未被实验直接检测的预言，但引力波带来的认知革命绝不止步于此。引力波为我们打开了除电磁辐射（光学、红外、射电、X射线等）、粒子（中微子、宇宙线）之外，一个全新的窗口——我们从未能够以这样的方式观察宇宙。在引力波这个新窗口中，我们不再是以电磁场、物质粒子作为观察宇宙的凭借——我们感受的，是时空本身的颤动！
暗物质
1915年，爱因斯坦根据他的相对论得出推论：宇宙的形状取决于宇宙质量的多少。他认为：宇宙是有限封闭的。如果是这样，宇宙中物质的平均密度必须达到每立方厘米5×10的负30次方克。但是，迄今可观测到的宇宙的密度，却比这个值小100倍。也就是说，宇宙中的大多数物质“失踪”了，科学家将这种“失踪”的物质叫“暗物质”。
暗物质是一种比电子和光子还要小的物质，不带电荷，不与电子发生干扰，能够穿越电磁波和引力场，是宇宙的重要组成部分。暗物质的密度非常小，但是数量庞大，因此它的总质量很大，它们代表了宇宙中26%的物质含量，其中人类可见的只占宇宙总物质量的5%不到(约4.9%)。暗物质无法直接观测得到，但它能干扰星体发出的光波或引力，其存在能被明显地感受到。
最早提出证据并推断暗物质存在的是20世纪30年代荷兰科学家Jan Oort与美国加州理工学院的瑞士天文学家弗里兹·扎维奇等人。
尽管到了现在，对于暗物质的认识也不仅仅是停留在了刚提出的理论产物，现今也已观测分析证实了暗物质的存在，但对于暗物质的性质，我们目前仍然还是一无所知，但对于占宇宙能量密度大约20%的暗物质却是被广泛接受的。
特别是，在引入宇宙膨胀理论之后，许多宇宙学家相信我们的宇宙是一个平行的空间，而且宇宙总能量密度必定是等于临界值的（这一临界值用于区分宇宙是封闭的还是开放的）。与此同时，宇宙学家们也倾向于一个简单的宇宙，其中能量密度都以物质的形式出现，包括4%的普通物质和96%的暗物质与暗能量。但事实上，观测从来就没有与此相符合过。虽然在总物质密度的估计上存在着比较大的误差，但是这一误差还没有大到使物质的总量达到临界值，而且这一观测和理论模型之间的不一致也随着时间变得越来越尖锐。
暗物质虽然目前给人是一种很神秘的存在，但从不缺乏科学家对暗物质的探测喝分析。
现如今，寻找暗物质粒子、研究暗能量的物理本质、探索宇宙起源及演化的奥秘、结合粒子物理和宇宙学的研究已成为21世纪天文学和物理学发展的一个重要趋势。诺贝尔物理学奖获得者李政道教授曾多次指出：“暗物质是笼罩20世纪末和21世纪初现代物理学的最大乌云，它将预示着物理学的又一次革命。
而我国也在2015年12月17日于酒泉卫星发射的“悟空号”暗物质粒子探测卫星，而“悟空”是目前世界上观测能段范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星，超过国际上所有同类探测器。它将在太空中开展高能电子及高能伽马射线探测任务，探寻暗物质存在的证据，研究暗物质特性与空间分布规律。
2017年11月30日，《自然》杂志在线发表文章：暗物质粒子探测卫星“悟空”（DAMPE）团队在北京发布首批科学成果。卫星首席科学家常进宣布，“悟空”卫星在轨运行的前530天共采集了约28亿颗高能宇宙射线，其中包含约150万颗25GeV以上的电子宇宙射线。基于这些数据，科研人员成功获取了国际上精度最高的电子宇宙射线能谱。该能谱将有助于发现暗物质存在的蛛丝马迹。
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