不论在加速器中分离亚原子，还是在进行基因组测序或是分析遥远星系的不等速运动，这些通常耗资上亿美元、引起世界关注的实验，其产生的难以估量的数据即使借助超级计算机也要历时数月才能完成处理。
即使如此，科学最终还是能解释为科学家个人的思维掌控了自然界的某些神秘现象。当纽约州立大学石溪分校哲学系教授兼布鲁海文国家实验室的历史学家罗伯特P · 克里斯最近请物理学家为整个时代最优美的科学实验提名——10名胜出者的实验基本上都是属于单枪匹马型的，至多包含一些助手。2002年9月《物理世界》（Physics World）中列出的这10项实验中的绝大多数都产生于实验室的工作台上，所使用的计算工具也就是计算尺之类，比后来的计算器可差多了。
这些实验的一个共性集中体现了科学家称之为美感的那种难以言传的特征。所谓美感的经典解释是：类似简单的逻辑分析，给出逻辑上的简洁，就像希腊纪念碑的线条那样简洁而不可或缺。在这里，混乱和含糊没有容身之地。
在《物理世界》列出的10项实验是根据声望进行排序的，排名第一的实验生动地证明了物理世界的量子性质。但科学是一个累积的过程，而其它部分则来自其自身的美（以下按年代排序）。
埃拉托塞尼对地球周长的测量
夏至的中午，在埃及现在称为阿斯旺的小镇上，太阳当头照射，物体没有投下阴影，阳光直射深井。公元前3世纪，在亚历山大图书馆工作的埃拉托塞尼注意到上述现象，并意识到他已经获得了估计行星周长所需的信息。在当天同一时刻，他在亚历山大测量阴影，发现太阳光线有一点倾斜，偏离垂直大约有7度。
剩下的只是几何了。假设地球是球形的，它的周长扫过360度。这样的话如果两个城市分开有7度，那么是整个圆周的7/360，大约1/15。从行进时间估计两个城镇间相距5000“视距”，埃拉托塞尼推断地球必定50倍那个尺寸，即周长为250000“视距”。当时，由于学者们对希腊竞技场的长度估计不一致，所以不可能知道它的精度到底有多大。但是经过一些计算，它的误差大约只有5%。〔排序第7〕
伽利略的落体实验
16世纪末，每个人都认为重的物体下落比轻的物体更快。毕竟，亚里士多得曾经这样说过。一个古希腊学者的观点尚且如此，足以表明科学在中世纪衰落造成的后果。
图为伽利略
时任比萨大学的数学系主任伽利略如此大胆的对这一常识产生质疑。这个故事已经成为科学传奇的一部分：他从小镇的斜塔上扔下两个不同重量的物体，结果显示它们同时着地。对亚里士多得的挑战花了他很多工作量，但他说明了以自然而非人类权威为科学的最终促裁者的重要性。〔排序第2〕
伽利略的斜面滚球实验
伽利略继续提炼关于物体运动的想法。他取了一块12腕尺长、半腕尺宽（大约20英尺10英寸）的板，并居中开了一个凹槽，尽可能的平整和光滑。他将这个平面倾斜，滚下铜球，用一个在大容器（水通过一根缰管进入玻璃杯）中的水钟记下它们的下滑时间，每一次运动后称一下流出水的重量，从而确定经过了多少时间，并和球经过的距离进行比较。
亚里士多得已经预言滚球的速度是常数：通过的时间为原来的两倍，通过的距离也为原来的两倍。伽利略则证明距离实际上正比于时间的平方：时间变为2倍，距离将变为4倍。理由是它由于引力而做匀加速直线运动。〔排序第8〕
牛顿利用棱镜的太阳光分解实验
艾萨克 · 牛顿在伽利略逝世那一年出生。他1665年毕业于剑桥的三一学院，由于当时瘟疫流行，他没有外出工作，因而躲过了那场灾难。
透过玻璃的光束蕴含着复杂的光学原理
当时的智者们都认为白光是最纯的（亚里士多得也如此认为），而有色光一定因为某种原因已被改变过。为了检验这个假设，牛顿让一束太阳光透过玻璃棱镜，结果发现投影在墙壁上这束光被分解成一组光谱。当然，那时的人们已经知道彩虹，但人们对彩虹的认识只是认为它的形式是光线的小小变化所致。实际上，牛顿得到的结论是彩虹依次是红橙黄绿青蓝紫这些颜色。表面上看似很简单的一束白光实质上蕴含着相当复杂的光学原理。〔排序第4〕
卡文迪许的纽棒实验
牛顿的另一个贡献是他关于引力的理论，两个物体间引力的强度与质量的乘积成正比和距离的平方成反比。但是引力到底有多大呢？
16世纪后期，一个名为亨利 · 卡文迪许的英国科学家决定去寻找答案。他取了一根6英尺长的木棒，在其每一头都连上金属小球（像一个哑铃），然后由一根金属丝将它悬挂起来。与此同时相邻的两个350磅的铅球对木棒两端的一小金属球施加足够的引力以吸引它们。结果引起哑铃运动，金属丝扭曲（在每一边的哑铃臂上配有微小刻度的象牙片，这样可以测量细微的位移）。为了防止气流的影响，该设备（称为扭秤）被封闭式的放置于室内，每一边都配有望远镜，然后进行观测。
结果显示，引力常数的估计是非常精确的，正是根据这一实验，卡文迪许得以计算地球的密度和质量。埃拉托塞尼已经测量了地球的周长，而卡文迪许测量了地球的质量。〔排序第6〕
扬氏的光干涉实验
牛顿并不总是对的。通过多方论证，他试图说服科学主流社会接受这样的观点，即光完全是由粒子而非波所构成。1803年，英国一个内科医生兼物理学家托马斯 · 扬对这个观点进行了检验。
扬在百叶窗上开一个洞，用一张刺了一个针孔的厚纸将之覆盖，并用一块镜子将一束照射进来的光束改变方向。然后他取了一张宽度约为三十分之一英寸的卡纸沿着光束的方向放置，将光束一分为二。得到的结果是暗的、亮的光束条纹交替变化，这个现象可以解释为两束光像波一样相互作用。
亮带表示两个峰叠加，相互加强；暗带表示峰和谷叠加，相互抵消。
这个实验在过去许多年经常用一张有两个沿的卡片分离一束光来重复，这些被称为双缝的实验变成了确定类波运动的标准。一个重要的事实是，当一个世纪以后量子理论开始出现时，此时的扬氏干涉实验变得特别重要。〔排序第5〕
傅科摆
2001年科学家在南极安置了一个单摆，以观察它的摆动，他们实际上正在重复1851年在巴黎进行的一个著名的实验。当时法国科学家让 · 傅科用一根220英尺长的钢丝在国葬院（法兰西共和国的先贤祠）的圆屋顶上悬挂了一个62磅的铁球，让其来回的摆动。为了记下这一进程，让 · 傅科在铁球上绑上一支铁笔并在下面的地板上放了一个环形的漏沙。
令人颇感意外的是，单摆每次摆动留下的踪迹都不完全相同，目睹此景的观众感到无法理解。实际上这是由于国葬院的地板在慢慢运动，傅科比以前更有信心地显示了地球绕着它的轴在转动。在巴黎所处的纬度，单摆的轨道刚好每30小时完成一次完整的顺时针转动；在南半球它将逆时针转动，在赤道它不转动。在南极，今天的科学家证明其摆动的周期是24小时。〔排序第10〕
密立根油滴实验
从古时候开始，科学家就试图了解电的本质，包括来自天空的闪电或者非常简单的如用梳子梳头时产生的静电。1897年，英国物理学家J · J · 汤姆孙确定了电流是由带负电的电子组成，而美国科学家罗伯特 · 密立根在1909年所做的实验就是测量这些电子的电荷。
密立根用喷雾器将少许油喷到一个透明的容器里。容器的顶部和底部放有连接电池的金属板，一个带正电荷，另一个则带负电荷。当油通过空气时（由于每一滴油都带着很少的静电），其下降速度能够通过调节板上的电压来控制（当电力和引力相等时，油滴会“像在黑色夜空中明亮的恒星”悬浮在半空）。
密立根观测了一次又一次，改变电压以后继续注视其效果。很多次重复以后，他得到的结论是电荷只能取某些固定的值。最小的电荷不小于一个单电子的电荷。〔排序第3〕
卢瑟福发现原子核的实验
1911年，欧内斯特 · 卢瑟福在曼彻斯特大学进行放射性实验时，原子一般被认为是由大量嵌入“梅子干布丁”模型电子糊状的正电荷构成的。但当卢瑟福和他的助手发射少量称为α粒子的正电荷到薄金箔上后，他们惊异地发现只有很少百分比的α粒子反射了回来。
卢瑟福通过计算后发现，原子实际上根本不是糊状的，绝大部分质量必定集中在一个很小的核上，现在称之为原子核——电子在其周围运动。在经过量子理论的修正后，解释原子的这一物理图像一直沿用到现在。〔排序第9〕
从扬氏双缝干涉实验到单电子干涉实验
无论牛顿，还是托马斯 · 扬关于光的本性认识都有失偏颇。尽管光不是简单地由粒子组成，它同时也不能仅仅由波来描述。在20世纪的第一个5年里，首先是马克斯 · 普朗克，然后是阿尔伯特 · 爱因斯坦分别表明，光是由称为光子的波包形式被发射和吸收的。但其他的实验试图继续证明光是类波的。
以后几十年时间发展起来的量子力学理论对这两种假说作了协调：光子和其他的一些亚原子粒子如电子、质子等一样，都显示了两种互补的性质——波粒二象性（wavicles）。
通常，物理学家对别人或自己用一个实验来解释上述观点，在这一实验中，扬氏的双缝干涉实验所用的光被电子取代。在实验中，粒子流将遵从量子力学定理，一分为二，然后它们互相干涉，留下和光干涉一样的明暗相间的条纹，粒子的行为像波一样。
直到1961年，才有人在现实环境中完成了这个实验。〔排序第1〕
[The New York Times，2002年9月2日]