“我们观察到的不是自然本身，而是暴露在我们提问方法下的自然，”德国物理学家沃纳·海森堡写道，他是第一个理解量子物理学内在不确定性的人。对于那些认为科学是通往世界真理的直接道路的人来说，这句话一定是令人惊讶的，甚至可能是令人沮丧的。海森堡是否在说，我们的科学理论取决于我们作为观察者？如果是这样，并且我们认真对待他，这是否意味着我们所说的科学真理只不过是一个巨大的幻觉？
人们会很快反驳说：为什么飞机能飞或抗生素能起作用？为什么我们能够制造出如此高效地处理信息的机器？当然，这些发明以及许多其他发明都是基于独立于我们而运作的自然规律。宇宙中存在秩序，科学逐渐揭示这种秩序。
毫无疑问：宇宙中存在秩序，科学的很大一部分是关于寻找行为模式——从夸克到哺乳动物再到星系——我们将其转化为普遍规律。我们剥离不必要的复杂性，专注于本质，即我们正在研究的系统的核心属性。然后，我们构建一个关于系统如何运作的描述性叙述，在最好的情况下，它也具有预测性。
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在研究的兴奋中经常被忽视的是，科学的方法论需要与我们正在研究的系统进行互动。我们观察它的行为，测量它的属性，并构建数学或概念模型以更好地理解它。为了做到这一点，我们需要扩展到超出我们感官范围的领域的工具：非常小的、非常快的、非常遥远的以及几乎无法接近的，例如大脑内部或埋藏在地球核心中的东西。我们观察到的不是自然本身，而是通过我们从机器收集的数据辨别的自然。因此，科学的世界观取决于我们可以通过仪器获得的信息。鉴于我们的工具是有限的，我们对世界的看法必然是短视的。我们只能在一定程度上看清事物的本质，我们不断变化的科学世界观反映了我们感知现实方式的根本局限性。
想想显微镜或基因测序之前和之后的生物学，或者望远镜之前和之后的天文学，或者对撞机或快速电子学之前和之后的粒子物理学。现在，就像在 17 世纪一样，我们建立的理论和我们构建的世界观随着我们探索工具的转变而改变。这种趋势是科学的标志。
有时人们将关于科学知识局限性的这种说法视为失败主义：“如果我们无法弄清事物的真相，为什么要费心呢？” 这种反应是错位的。理解科学方法在知识上的局限性并没有什么失败主义的。科学仍然是我们建立关于自然运作方式共识的最佳方法。应该改变的是科学的凯旋主义感——认为没有问题超出科学论述范围的信念。
科学中存在明显的不可知之物——合理的问题，除非目前公认的自然规律被违反，否则我们无法找到答案。一个例子是多元宇宙：猜想我们的宇宙只是众多宇宙中的一个，每个宇宙都可能有一套不同的自然规律。其他宇宙位于我们的因果视界之外，这意味着我们无法接收或向它们发送信号。任何关于它们存在的证据都将是间接的——例如，由于过去与邻近宇宙的碰撞，渗透到太空中的辐射中的疤痕。
不可知之物的其他例子可以归纳为关于起源的三个类别：宇宙的起源、生命的起源和意识的起源。关于宇宙起源的科学解释是不完整的，因为它们必须依赖概念框架才能开始工作：例如，能量守恒、相对论、量子物理学。为什么宇宙在这些规律下运作而不是其他规律？
同样，除非我们能证明从非生命到生命只存在一种或极少数生化途径，否则我们无法确定生命是如何在地球上起源的。对于意识，问题是从物质到主观的飞跃——例如，从神经元放电到疼痛或红色的体验。也许某种基本的意识可能会在足够复杂的机器中出现。但是我们如何才能知道呢？我们如何确定——而不是推测——某物是有意识的？
矛盾的是，正是通过我们的意识，我们才能理解世界，即使只是不完美地理解。我们能完全理解我们自己也是其中一部分的事物吗？就像咬住自己尾巴的神话蛇一样，我们被困在一个以我们对世界的亲身经历开始和结束的循环中。我们无法将我们对现实的描述与我们体验现实的方式分开。这是科学游戏展开的竞技场，如果我们按规则行事，我们只能看到超出范围的事物。