Ведущий принцип русской пунктуации — синтаксический (формально-грамматический): знаки препинания отражают прежде всего структуру предложения. Вообще говоря, поскольку интонация (те самые «паузы и ударения» из Вашего вопроса) тоже связана со структурой предложения, знаки препинания часто передают и интонацию. Однако если синтаксический принцип вступает в противоречие с интонационным, побеждает синтаксический. Следовательно, запятая после союза как нужна, даже если на этом месте при чтении нет паузы: это часть парной запятой, выделяющей вводную конструкцию я думал: Всë оказалось не так, как, я думал, окажется. 

Сделаем проверку, изъяв вводную конструкцию из предложения: Всë оказалось не так, как окажется. Структура действительно не нарушена, с формальной точки зрения это правильно построенное предложение. Правда, с точки зрения смысла это предложение дефектно, и если нет задачи передать чьи-то слова без изменений, то предложение нужно отредактировать. Проще всего это сделать путём вычеркивания слова окажется. Тогда я думал будет уже не вводной конструкцией, а придаточной частью сложноподчиненного предложения, то есть займет то место, которое до редактирования занимала словоформа окажется: Всë оказалось не так, как я думал. 

Здесь можно поставить интонационные тире, если воспринимать эти предложения как единый текст. Правило таково: при сказуемом-прилагательном тире ставится при структурном параллелизме, сопровождаемом в устной речи интонационным выделением (ударением) обоих членов предложения.

Обычно тире не ставится, если подлежащее выражено личным местоимением. Но при логическом подчеркивании, противопоставлении, структурном параллелизме тире возможно. В Ваших примерах постановка тире уместна, но и отсутствие данного знака ошибкой не будет.

Термин (имя) прилагательное представляет собой кальку, то есть поморфемный перевод, греческого ἐπίθετον (ὄνομα) или латинского (nomen) adjectivum. Хотя в структурном отношении здесь легко выделяются знакомые морфемы (приставка при-, корень лаг- и т. д.), в современном русском языке это слово, которое семантически никак не связано с глаголом прилагать, следует считать содержащим только корень и окончание: прилагательн-ое.

Во второй части предложения есть формальное подлежащее – местоимение что, а значит, это двусоставное предложение. Получается, правило о непостановке запятой перед одиночными союзами и, или, либо, соединяющими структурно однотипные части, здесь не работает.

Вопрос об общем вводном слове в приведенном предложении не столь прост. С одной стороны, по смыслу слово наверное вполне может относиться как к первой грамматической основе (нездоровится), так и ко второй (что бывает), и это основание не ставить запятую перед союзом. С другой стороны, в предложении можно увидеть не предположения о том, что случилось (сравним действительно альтернативные версии: Наверное, ему нездоровится или его кто-то отвлёк), а сомнения в том, что слово нездоровится можно употребить по отношению к младенцу (в предложении не идет речь о двух предполагаемых ситуациях, а отражен поиск точного слова для обозначения одной ситуации). В таком случае вторая часть будет носить присоединительный характер, и это аргумент за постановку запятой перед союзом. В пользу этой версии может свидетельствовать то, что слово наверное невозможно присоединить напрямую ко второй части: *наверное, что там с младенцами бывает (тогда как предложение Наверное, ему нездоровится или его кто-то отвлёк легко раскладывается на два: Наверное, ему нездоровится и Наверное, его кто-то отвлёк).

Отметим, что приведенное предложение носит разговорный характер, а пунктуационные правила записи разговорной речи не разработаны детально, да и возможно ли их детально разработать, учтя все возможные варианты высказываний, – отдельный вопрос. 

Тире возможно. Правило таково.

При сказуемом-прилагательном тире ставится при структурном параллелизме частей предложения, сопровождаемом в устной речи интонационным выделением (ударением) обоих членов предложения: Все в ее облике обращало на себя внимание: взгляд — острый, прическа — мальчишеская, одежда — современная, модная; ср. при акцентном выделении только сказуемого: Погода несносная, дорога скверная, ямщик упрямый, лошади не везут, а виноват смотритель (П.). Тире возможно и при наличии нескольких (однородных) сказуемых: Сын у нее — желтый, длинный и в очках (М. Г.).

Если подлежащее выражено личным местоимением (я, ты, мы, вы, он, она, оно, они), а сказуемое — существительным, тире обычно не ставится. Однако тире возможно:

1) при логическом подчеркивании: Я — страница твоему перу. Всё приму. Я белая страница. Я — хранитель твоему добру… (Цв.);

2) при противопоставлении: Я — фабрикант, ты — судовладелец (М.Г.); 

3) при структурном параллелизме предложений или частей предложения: Без тебя я — звезда без света. Без тебя я — творец без мира (Бр.).

Корректно: Маленькая, плотная положительно заряженная структура в центре атома.