研究方法不僅受限於研究工具的侷限性，還受限於自然界中一些最深刻的問題固有的不可知性。
德國物理學家海森堡是第一個深刻理解量子世界的不確定性的人，他曾寫道：“我們觀察到的不是自然本身，而是自然因我們的提問方式而暴露出的部分。”對於那些認為科學是通往真相的道路的人來說，這句話一定會讓他們大吃一驚，甚至會覺得不安。海森堡是不是在說，我們的科學理論取決於觀察者？如果他確實這麼認為，而我們也都同意，那麼這是否意味著我們所謂的科學真理只不過是幻想罷了？
有人會迅速舉出反例來駁斥這一觀點，比如為什麼人類製造的飛機能飛起來，我們發明的抗生素又如此有效，以及為什麼我們能造出效率驚人的電子設備？沒錯，許多這樣的發明都是基於獨立於我們的自然定律。宇宙確實存在秩序，而科學正在逐漸向我們人類揭示這些秩序。
毫無疑問，大部分的科學研究都是在尋找萬物的行為模式，從夸克到哺乳動物再到星系。然後科學家再將找到的行為模式轉化為一般規律。我們剝離不重要的複雜過程，只關注研究對象的核心屬性。然後，我們用這些規律說明或預測這個系統如何運作，在一些情況下，我們甚至能夠做出準確的預測。
這樣的研究確實令人興奮，但人們經常忽略的一點是，我們使用的研究方法需要與研究對象發生相互作用。我們觀察研究對象的行為，測量其屬性，並通過建立數學模型或概念模型來更充分地理解研究對象。這樣一來，我們就需要藉助工具突破自身感官能力的限制，探尋極小、極快、極遙遠、幾乎無法進入的領域，比如大腦內部或地球核心等等。
記住，我們觀察到的不是自然本身，而是機器收集的數據呈現的自然。因此，我們對世界的科學認知取決我們通過工具獲得的信息。由於我們使用的工具有限，那麼我們對世界的看法很可能也是短視的。我們對現實的認知有著根本的侷限性還反映在不斷進步的科學認知上面。
要理解這一點，你只需要比較一下顯微鏡或基因測序技術誕生前後的生物學，或者比較一下望遠鏡出現前後的天文學，還可以比較一下大型對撞機或高速電子設備出現前後的粒子物理學。
跟在17世紀一樣，我們現在構建的理論和世界觀也在隨著探索工具的變化而改變。這是科學的特有標誌。
有時候，人們會把“科學知識存在侷限性”看作是失敗主義：“如果到頭來我們無法明白一切，為什麼還要去研究？”這種看法是錯誤的。認識到科學方法在獲取知識上存在侷限性並不是失敗主義，科學仍然是我們瞭解世界如何運行的最佳方法。應該改變的是“科學必勝主義”，即認為科學可以解決一切問題。
科學界有許多合理的問題是明顯不可知的。對於這些問題，除非違背目前公認的自然規律，否則我們將無法獲得答案。多重宇宙就是一個例子，該理論認為，我們的宇宙只是存在的眾多宇宙之一，每個宇宙都有不同的自然法則。其他宇宙存在於我們的因果視界之外，意味著我們無法向這些宇宙發送或接收信號。關於這些宇宙存在的任何證據都將是間接的：比如過去與鄰近宇宙的碰撞對背景輻射造成的改變。
其他不可知的問題可以歸結為關於起源的三個問題：宇宙的起源、生命的起源和意識的起源。對宇宙的起源的科學解釋是不完整的，因為這些解釋必須依賴一個概念框架才能成立。這個概念框架包括能量守恆、相對論、量子理論等等。為什麼宇宙的運行要遵循這些法則，或者為什麼不是其他法則？
同樣，除非我們能夠證明從非生命到生命的過程中，只存在唯一或極少數的生物化學途徑，否則我們就無法確定地球上的生命是如何起源的。關於意識的起源，問題則在於弄明白從物質到主觀體驗的跨越，就像從神經元的激發到痛感或者紅色。也許一臺足夠複雜的機器也能產生某種初級意識，但問題是我們如何確認？我們如何才能確定，而不是推測某個對象是有意識的？
如果意識是這個世界的一部分，我們還能完全理解這個世界嗎？
矛盾的是，我們正是通過意識來理解這個世界，並且還只是部分理解。如果意識是這個世界的一部分，我們還能完全理解這個世界嗎？就像神話中咬住自己尾巴的蛇一樣，我們被困在一個起點和終點都是由我們的日常體驗構成的圓圈裡。我們無法將對現實的描述與我們自身在現實中的體驗完全割裂開來。如果把世界比作一個競技場，受制於規則，科學只能幫助我們瞭解這個世界的一部分。
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