本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
最近幾天我進行了一些有趣的對話。一種興奮感正在蔓延，這與科學之愛的爆發有關——就像奧巴馬總統介紹電視科學節目那樣，那種有精彩視覺效果，但又有點過於簡單化的節目（我們任何人都永遠不會被指責犯這種罪過，這是很自然的）。這一切都非常積極、值得稱讚且完全合理。但這讓我感覺有點不對勁。你看，問題是，關注我們已知的東西相對容易，但對我而言，宇宙的奇妙之處和令人敬畏之處，莫過於當我們思考所有我們未知的東西時。
的確，當我們注意到整個人類物種存在的時間，與之前數十億年和未來無數十億年相比，是多麼不可能短暫的瞬間時，人們可以感到煥然一新。或者，如果我們思考一下在可觀測宇宙中必然存在的數十億萬億個其他世界，我們可以短暫地體會到我們日常生活的渺小。但對我而言，沒有什麼能比被提醒我們不知道什麼，更能帶來視角、震撼或興奮。
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我們不知道宇宙為什麼存在： 這真的非常不公平，並且可能成為懷疑宇宙是否知道自己在做什麼的理由。但就物理學而言，儘管有一些非常吸引人、非常有前景的理論框架開始回答這個問題，但簡單的事實是我們不確定哪個可能是正確的。宇宙可能源於一種內在不穩定的“虛無”。最空洞的虛空，容易自發產生物質和能量，其比例始終平衡為零（是的，真的，閱讀勞倫斯·克勞斯的偉大著作）。此外，這可能不是唯一的宇宙（我知道這是一個糟糕的語言錯誤），而是眾多宇宙之一，是超過 10 的 10 的 16 次方個可區分現實的多元宇宙的一部分。但問題的很大一部分是，我們仍在等待下一代宇宙測量來削弱這些模型，並且我們仍在等待提供更容易檢驗的假設的理論，而不僅僅是數學上的優雅。所以我們不知道這一切到底為什麼存在。抱歉。
我們不知道暗物質或暗能量是什麼： 大問題，非常大的問題。普通物質，你、我、行星、恆星和乳酪三明治的物質，僅佔宇宙物質和能量總含量的約 4.9%。26.8% 的物質是“暗物質”，我們知道它的存在是因為在大的宇宙尺度上，物質的移動速度比應有的速度更快，並且星系在空間中散佈的方式與大量緩慢移動的引力“物質”的存在相符，這些物質永遠不會變成恆星或行星或任何東西，只是保持為彌散的、不可見的、非常反社會的粒子。但我們真的不知道這些粒子到底是什麼——馬里奧·利維奧和喬·西爾克最近對這種情況進行了精彩的總結。這很糟糕，但可能更糟糕的是暗能量。某種東西正在導致宇宙的膨脹加速。過去並非如此。直到大約 50 或 60 億年前，大爆炸後空間的伸展一直在減緩，但隨後某種東西開始抵消它，另一種看不見的成分，可能是一種真空能量密度，隨著空間本身的增長而充滿空間。究竟是什麼？我們不知道。但我們有很多想法，這很好，總是對宇宙的 68.3% 有想法總是好的。
我們不知道其他地方是否存在生命： 這件事與我息息相關。我們在這裡，作為有知覺的生物，生活在一個充滿生命的星球上（儘管可能沒有那麼充滿生命），在過去 50 億年中，這個星球一直在忙於塑造和重新塑造物理和化學環境。現在我們確信那裡有很多行星，其中許多行星可能同樣有機會成為生命的宿主。但我們仍然不知道我們是否是孤獨的。毫無線索。這真是一個問題。別誤會我，這是一個好問題，一個有趣的問題，最好的問題之一。但即使美國總統推出了一部關於科學的精美電視連續劇，這部科學片探討了宇宙中生命的問題，但這並不意味著政府或行業會關心花錢解決這個問題。正如李·比林斯在他的最新、精彩的著作中寫道，缺乏緊迫感有點令人困惑。因此，我們繼續在美好的孤立中蹣跚前行，只有毛巾可以安慰我們。
我們可能還沒有真正弄清楚量子世界： 什麼！？雖然我們目前的量子力學數學框架確實可以創造奇蹟，從描述原子和分子到糾纏和量子位元的奇異性質，但這並不意味著我們已經完全掌握了情況。恰恰相反。人們只需瀏覽一下文獻就可以看到，宇宙量子性質的最基本方面仍然在引起頭痛和分歧。人們仍在重新制定我們應對現實量子性質的方式（是的，他們正在這樣做），因此顯然現在說它已被完全理解還為時過早。不僅如此，純粹的量子效應延伸到柔軟、潮溼和溫暖的生物學領域的可能性也浮出水面（雖然這確實取決於誰在說話）——這是一個相當令人不安的概念。哦，還有，別讓我開始說黑洞和量子防火牆...
我們不瞭解我們自己的生物學： 說這句話並不算太激進，畢竟，如果我們確實瞭解我們如何運作的每一個細節，我們大概就能消除疾病（假設這實際上對我們更好，這顯然對個人而言是這樣，但對一個物種而言可能不是這樣）。我們還能透過觸及我們 DNA 中約 30 億個核酸並進行分子工程改造來定製自己，從而獲得我們一直想要的紫色耳垂。但我們離做到這一點還差得很遠，就像我們能拿出“工程”作物一樣——很多失敗和少數成功。想要一個我們可悲的知識匱乏的例子嗎？那就是微生物組。我們的 10 萬億個人類細胞被 100 萬億個微生物細胞增強、利用和滋養——幾磅細菌和古細菌，我們都隨身攜帶，並且離不開它們。它們存在於我們的腸道、肺部、鼻子上和每一個其他陰暗的角落。我們只是終極微生物地中海俱樂部的遊輪，而我們根本不知道這一切意味著什麼。
我們不知道地球是如何運作的： 讓我們回到更宏大的尺度。沒有人，也沒有機器人，曾經真正地深入地球地殼超過幾英里，其他一切都是根據“遙感”和巧妙的物理分析進行的推斷和內插。我們花了非常長的時間才弄清楚行星外殼正在移動和滑動；板塊構造直到 20 世紀中期才被普遍接受！我們仍然不確定內部發電機是如何工作的，外核中對流、導電物質的滾動如何產生我們的行星磁場。在經歷了 45 億年的地球物理學之後，還有很多混亂，以至於我們關於地球起源的最佳資訊來自隕石和其他世界的隕石坑——外包的。說到其他世界，我們甚至不確定我們是否瞭解月球的來源，也許它是一次巨大的撞擊，也許不是。對於一個據稱聰明的物種來說，生活在一個小小的岩石行星上，這有點史詩般的失敗。
我們無法證明或解決我們自己的許多數學猜想和問題： 哎喲。為了防止數學認為它可以逃脫這場無知盛宴，只需提醒自己，未證明、未解決的問題和未證明的猜想還有很長一份清單。這裡，看看。總而言之，最好牢牢地掩蓋起來。再來一杯雪利酒，教授？
我們不知道如何製造人工智慧： 我把這個放在這裡是因為這是一個長期存在的問題，它既表達了我們瞭解自己的願望（如果你能製造一個人造生物，你可能會找到自己智慧背後的秘訣，即使最終它只是一種湧現現象），也表達了我們瞭解宇宙浩瀚中可能存在的“東西”的願望，這些“東西”是由數十億年的外星進化造成的，並且真的對此感到非常沮喪。儘管我們的機器已經取得了長足的進步，但尚不清楚預測文字或購物和電影流媒體的自動建議是否真的以任何類似於我們大腦產生想法的方式來組裝資訊。這真是一片前沿領域。
結論？ 我們有很多不知道的東西（遠遠超過這裡的例子）。但重點不是要感到沮喪，因為這種無知是一件美好的事情。它最終推動了科學發展，也正是它使宇宙真正令人敬畏。在智人蹣跚走過數十萬年後，宇宙仍然可以逃脫我們煩躁不安、好奇的心靈，輕鬆超越我們相當大的想象力。多麼美妙。