“我們觀察到的不是自然本身，而是暴露在我們提問方法下的自然，”德國物理學家沃納·海森堡寫道，他是第一個理解量子物理學內在不確定性的人。對於那些認為科學是通往世界真理的直接道路的人來說，這句話一定是令人驚訝的，甚至可能是令人沮喪的。海森堡是否在說，我們的科學理論取決於我們作為觀察者？如果是這樣，並且我們認真對待他，這是否意味著我們所說的科學真理只不過是一個巨大的幻覺？
人們會很快反駁說：為什麼飛機能飛或抗生素能起作用？為什麼我們能夠製造出如此高效地處理資訊的機器？當然，這些發明以及許多其他發明都是基於獨立於我們而運作的自然規律。宇宙中存在秩序，科學逐漸揭示這種秩序。
毫無疑問：宇宙中存在秩序，科學的很大一部分是關於尋找行為模式——從夸克到哺乳動物再到星系——我們將其轉化為普遍規律。我們剝離不必要的複雜性，專注於本質，即我們正在研究的系統的核心屬性。然後，我們構建一個關於系統如何運作的描述性敘述，在最好的情況下，它也具有預測性。
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在研究的興奮中經常被忽視的是，科學的方法論需要與我們正在研究的系統進行互動。我們觀察它的行為，測量它的屬性，並構建數學或概念模型以更好地理解它。為了做到這一點，我們需要擴充套件到超出我們感官範圍的領域的工具：非常小的、非常快的、非常遙遠的以及幾乎無法接近的，例如大腦內部或埋藏在地球核心中的東西。我們觀察到的不是自然本身，而是透過我們從機器收集的資料辨別的自然。因此，科學的世界觀取決於我們可以透過儀器獲得的資訊。鑑於我們的工具是有限的，我們對世界的看法必然是短視的。我們只能在一定程度上看清事物的本質，我們不斷變化的科學世界觀反映了我們感知現實方式的根本侷限性。
想想顯微鏡或基因測序之前和之後的生物學，或者望遠鏡之前和之後的天文學，或者對撞機或快速電子學之前和之後的粒子物理學。現在，就像在 17 世紀一樣，我們建立的理論和我們構建的世界觀隨著我們探索工具的轉變而改變。這種趨勢是科學的標誌。
有時人們將關於科學知識侷限性的這種說法視為失敗主義：“如果我們無法弄清事物的真相，為什麼要費心呢？” 這種反應是錯位的。理解科學方法在知識上的侷限性並沒有什麼失敗主義的。科學仍然是我們建立關於自然運作方式共識的最佳方法。應該改變的是科學的凱旋主義感——認為沒有問題超出科學論述範圍的信念。
科學中存在明顯的不可知之物——合理的問題，除非目前公認的自然規律被違反，否則我們無法找到答案。一個例子是多元宇宙：猜想我們的宇宙只是眾多宇宙中的一個，每個宇宙都可能有一套不同的自然規律。其他宇宙位於我們的因果視界之外，這意味著我們無法接收或向它們傳送訊號。任何關於它們存在的證據都將是間接的——例如，由於過去與鄰近宇宙的碰撞，滲透到太空中的輻射中的疤痕。
不可知之物的其他例子可以歸納為關於起源的三個類別：宇宙的起源、生命的起源和意識的起源。關於宇宙起源的科學解釋是不完整的，因為它們必須依賴概念框架才能開始工作：例如，能量守恆、相對論、量子物理學。為什麼宇宙在這些規律下運作而不是其他規律？
同樣，除非我們能證明從非生命到生命只存在一種或極少數生化途徑，否則我們無法確定生命是如何在地球上起源的。對於意識，問題是從物質到主觀的飛躍——例如，從神經元放電到疼痛或紅色的體驗。也許某種基本的意識可能會在足夠複雜的機器中出現。但是我們如何才能知道呢？我們如何確定——而不是推測——某物是有意識的？
矛盾的是，正是透過我們的意識，我們才能理解世界，即使只是不完美地理解。我們能完全理解我們自己也是其中一部分的事物嗎？就像咬住自己尾巴的神話蛇一樣，我們被困在一個以我們對世界的親身經歷開始和結束的迴圈中。我們無法將我們對現實的描述與我們體驗現實的方式分開。這是科學遊戲展開的競技場，如果我們按規則行事，我們只能看到超出範圍的事物。