本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
最近几天我进行了一些有趣的对话。一种兴奋感正在蔓延，这与科学之爱的爆发有关——就像奥巴马总统介绍电视科学节目那样，那种有精彩视觉效果，但又有点过于简单化的节目（我们任何人都永远不会被指责犯这种罪过，这是很自然的）。这一切都非常积极、值得称赞且完全合理。但这让我感觉有点不对劲。你看，问题是，关注我们已知的东西相对容易，但对我而言，宇宙的奇妙之处和令人敬畏之处，莫过于当我们思考所有我们未知的东西时。
的确，当我们注意到整个人类物种存在的时间，与之前数十亿年和未来无数十亿年相比，是多么不可能短暂的瞬间时，人们可以感到焕然一新。或者，如果我们思考一下在可观测宇宙中必然存在的数十亿万亿个其他世界，我们可以短暂地体会到我们日常生活的渺小。但对我而言，没有什么能比被提醒我们不知道什么，更能带来视角、震撼或兴奋。
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我们不知道宇宙为什么存在： 这真的非常不公平，并且可能成为怀疑宇宙是否知道自己在做什么的理由。但就物理学而言，尽管有一些非常吸引人、非常有前景的理论框架开始回答这个问题，但简单的事实是我们不确定哪个可能是正确的。宇宙可能源于一种内在不稳定的“虚无”。最空洞的虚空，容易自发产生物质和能量，其比例始终平衡为零（是的，真的，阅读劳伦斯·克劳斯的伟大著作）。此外，这可能不是唯一的宇宙（我知道这是一个糟糕的语言错误），而是众多宇宙之一，是超过 10 的 10 的 16 次方个可区分现实的多元宇宙的一部分。但问题的很大一部分是，我们仍在等待下一代宇宙测量来削弱这些模型，并且我们仍在等待提供更容易检验的假设的理论，而不仅仅是数学上的优雅。所以我们不知道这一切到底为什么存在。抱歉。
我们不知道暗物质或暗能量是什么： 大问题，非常大的问题。普通物质，你、我、行星、恒星和奶酪三明治的物质，仅占宇宙物质和能量总含量的约 4.9%。26.8% 的物质是“暗物质”，我们知道它的存在是因为在大的宇宙尺度上，物质的移动速度比应有的速度更快，并且星系在空间中散布的方式与大量缓慢移动的引力“物质”的存在相符，这些物质永远不会变成恒星或行星或任何东西，只是保持为弥散的、不可见的、非常反社会的粒子。但我们真的不知道这些粒子到底是什么——马里奥·利维奥和乔·西尔克最近对这种情况进行了精彩的总结。这很糟糕，但可能更糟糕的是暗能量。某种东西正在导致宇宙的膨胀加速。过去并非如此。直到大约 50 或 60 亿年前，大爆炸后空间的伸展一直在减缓，但随后某种东西开始抵消它，另一种看不见的成分，可能是一种真空能量密度，随着空间本身的增长而充满空间。究竟是什么？我们不知道。但我们有很多想法，这很好，总是对宇宙的 68.3% 有想法总是好的。
我们不知道其他地方是否存在生命： 这件事与我息息相关。我们在这里，作为有知觉的生物，生活在一个充满生命的星球上（尽管可能没有那么充满生命），在过去 50 亿年中，这个星球一直在忙于塑造和重新塑造物理和化学环境。现在我们确信那里有很多行星，其中许多行星可能同样有机会成为生命的宿主。但我们仍然不知道我们是否是孤独的。毫无线索。这真是一个问题。别误会我，这是一个好问题，一个有趣的问题，最好的问题之一。但即使美国总统推出了一部关于科学的精美电视连续剧，这部科学片探讨了宇宙中生命的问题，但这并不意味着政府或行业会关心花钱解决这个问题。正如李·比林斯在他的最新、精彩的著作中写道，缺乏紧迫感有点令人困惑。因此，我们继续在美好的孤立中蹒跚前行，只有毛巾可以安慰我们。
我们可能还没有真正弄清楚量子世界： 什么！？虽然我们目前的量子力学数学框架确实可以创造奇迹，从描述原子和分子到纠缠和量子比特的奇异性质，但这并不意味着我们已经完全掌握了情况。恰恰相反。人们只需浏览一下文献就可以看到，宇宙量子性质的最基本方面仍然在引起头痛和分歧。人们仍在重新制定我们应对现实量子性质的方式（是的，他们正在这样做），因此显然现在说它已被完全理解还为时过早。不仅如此，纯粹的量子效应延伸到柔软、潮湿和温暖的生物学领域的可能性也浮出水面（虽然这确实取决于谁在说话）——这是一个相当令人不安的概念。哦，还有，别让我开始说黑洞和量子防火墙...
我们不了解我们自己的生物学： 说这句话并不算太激进，毕竟，如果我们确实了解我们如何运作的每一个细节，我们大概就能消除疾病（假设这实际上对我们更好，这显然对个人而言是这样，但对一个物种而言可能不是这样）。我们还能通过触及我们 DNA 中约 30 亿个核酸并进行分子工程改造来定制自己，从而获得我们一直想要的紫色耳垂。但我们离做到这一点还差得很远，就像我们能拿出“工程”作物一样——很多失败和少数成功。想要一个我们可悲的知识匮乏的例子吗？那就是微生物组。我们的 10 万亿个人类细胞被 100 万亿个微生物细胞增强、利用和滋养——几磅细菌和古细菌，我们都随身携带，并且离不开它们。它们存在于我们的肠道、肺部、鼻子上和每一个其他阴暗的角落。我们只是终极微生物地中海俱乐部的游轮，而我们根本不知道这一切意味着什么。
我们不知道地球是如何运作的： 让我们回到更宏大的尺度。没有人，也没有机器人，曾经真正地深入地球地壳超过几英里，其他一切都是根据“遥感”和巧妙的物理分析进行的推断和内插。我们花了非常长的时间才弄清楚行星外壳正在移动和滑动；板块构造直到 20 世纪中期才被普遍接受！我们仍然不确定内部发电机是如何工作的，外核中对流、导电物质的滚动如何产生我们的行星磁场。在经历了 45 亿年的地球物理学之后，还有很多混乱，以至于我们关于地球起源的最佳信息来自陨石和其他世界的陨石坑——外包的。说到其他世界，我们甚至不确定我们是否了解月球的来源，也许它是一次巨大的撞击，也许不是。对于一个据称聪明的物种来说，生活在一个小小的岩石行星上，这有点史诗般的失败。
我们无法证明或解决我们自己的许多数学猜想和问题： 哎哟。为了防止数学认为它可以逃脱这场无知盛宴，只需提醒自己，未证明、未解决的问题和未证明的猜想还有很长一份清单。这里，看看。总而言之，最好牢牢地掩盖起来。再来一杯雪利酒，教授？
我们不知道如何制造人工智能： 我把这个放在这里是因为这是一个长期存在的问题，它既表达了我们了解自己的愿望（如果你能制造一个人造生物，你可能会找到自己智能背后的秘诀，即使最终它只是一种涌现现象），也表达了我们了解宇宙浩瀚中可能存在的“东西”的愿望，这些“东西”是由数十亿年的外星进化造成的，并且真的对此感到非常沮丧。尽管我们的机器已经取得了长足的进步，但尚不清楚预测文本或购物和电影流媒体的自动建议是否真的以任何类似于我们大脑产生想法的方式来组装信息。这真是一片前沿领域。
结论？ 我们有很多不知道的东西（远远超过这里的例子）。但重点不是要感到沮丧，因为这种无知是一件美好的事情。它最终推动了科学发展，也正是它使宇宙真正令人敬畏。在智人蹒跚走过数十万年后，宇宙仍然可以逃脱我们烦躁不安、好奇的心灵，轻松超越我们相当大的想象力。多么美妙。