为什么人类还没出过太阳系，可人类的理论研究却几乎覆盖了可观测宇宙?
感觉现在人类还没有出过太阳系，可现在却有着许多丰富的天文外太空科学知识，在帮助我们详细的阐述着宇宙到底是个什么样子的状况。在我的科普文章后面，常有这样的评论：老用人类的眼光看外星，井底之蛙怎么能够知道天外有天呢？还有的干脆明说：人类发现的科学理论只能在地球和人类内部使用，不适应外星球，更不适应外星人。
这是个大是大非的认识问题，不弄清这个问题，就不可能对世界有一个正确认识。
其实这种说法自古有之
关于此类问题在遥远的古代就有名人说过，这个名人就是两千三百多年前的古希腊先哲亚里士多德，这位人类哲学和科学的鼻祖在他的天文学理论中，就区分出“月上世界”和“月下世界”，他把天球以月球距离为界，认为月球距离以内的部分适用一套物理法则，也就是地球法则；而以外部分则适应另一套物理学法则。
其实，亚里士多德忘记了，自己这段话就是一个悖论。他既然“知道”存在月上世界和月下世界，说明他的理论能够包容月上和月下两个世界，那么他凭什么又说月上世界是另一个规律呢？
古代一个科学祖师爷都有这种认识，民间的吃瓜群众们就更不用说了，因此有这种说法并不稀奇。稀奇的是到了现代，科学已经带给了人类无数的好处，现代的幸福生活主要来自于科学的贡献，衣食住行发微信，包括在我的文章后面点赞或杠精，没有一件离得了现代物理化学生物等科学理论的支撑，还这样不屑地贬损科学，就有竖起筷子吃肉，放下筷子骂娘之嫌了。
中国科协组织的科学素养调查表明，10年前具有基本科学素养的公民比例只有约3%，这些年上升很快，到现在也就约10%。世界各国也大致在这个上下左右，因此还有90%的民众没有基本科学素养，因此在我的科普文后面一片骂声也就见怪不怪了。
科学为何物
最近看了一个视频，是中科院天体物理学家、天文学家张双南的一个报告，很有共鸣感。他说，在英国读博士时，常有人问他，你问题里面的科学是什么？他发现自己读了这么多书，却一直很难回答这个问题。
经过长期思考，他突然领悟并发现，原来自己从小到大读过的书，所有的科学定律和公式，发现和创立者几乎都是外国人，中国只有阴阳五行和天人合一。这就是中国思维与西方的最大不同，西方从古希腊开始就发现并创立了逻辑学、数学和几何，而中国更多的是阴阳五行、天人合一等文化辩术。
文化很博大精深，只是一种方法论或价值观，但不是科学。有哪一项现代先进技术或发明是依靠这些理论做出来的？没有。因此中国虽有四大发明，但这些只是技术而非科学，后面一直没有发展出理论，这些技术后来都被人家赶超，现代的炸药、电磁学、造纸术、印刷术与我们古代四大发明毫无瓜葛。
张双南终于明白了科学是什么。他认为，科学由三个方面组成，即科学的目的、科学精神和科学方法。科学目的就是发现规律，自然科学发现的就是自然规律；科学精神就是质疑、独立和唯一；科学方法就是世界公认的逻辑推理、演绎计算、实验和试验、观测发现。
这里面科学精神尤为重要，这个精神就是要相信科学，用科学的观点看问题，其核心就是质疑、独立和唯一。质疑就是对任何事物都要有刨根问底的精神；独立就是科学是独立存在的，与任何地域和人都无关，只要经过验证正确的结论，任何人研究出来的都一样；唯一就是科学结论是唯一的，排他性的。
在这里特别提示，科学区别于技术，技术是在科学理论指导下的发明创造，这个是有国界和保密性的，如导弹、火箭等，核心技术都弄得神秘兮兮；科学是自然规律，是事物深层次的本质，这个是无国界不保密的，任何科学发现都要经得起全世界科学家或者任何一个下里巴人的检验，如我们从小到大学的数理化、爱因斯坦的相对论、杨振宁李政道的宇称不守恒定律等等。
科学的性质决定科学不但管地球，还管整个宇宙
现在就说到了问题的核心了，就是科学的范围问题，也就是所谓“以人类眼光看外星”的问题。根据前面说的科学三个方面的组成，我们就知道了科学没有地域性，也没有是谁发现发明的问题，因为科学发现的是自然规律。
自然规律就不是只管一个区域的问题。比如某省人宣称发现了某个自然规律，出了省就没用了，或者出了国就没用了，这就不叫自然规律，也不叫科学了。那么出了地球会不会有用呢？只要是真正的自然规律，当然也一样。
自然规律不是现象，科学的精髓就是透过现象看本质。如果把地球现象放到宇宙中当然就不适用了，比如地球有海水，你就认为所有星球都有海水；地球有生命，你就认为所有星球有生命，这才是用人类眼光看宇宙的傻猫思维。
但我们知道，水在一个大气压条件下，0℃时会相变成固态，高于0℃会相变成液态，100℃时会蒸发为气态。这就是自然规律，也就是科学。水在什么压力和温度下会相变成什么样子，在地球实验室里可以得到验证，地球上无法制造出的环境，就需要宇宙观测发现或者通过理论来科学论证。
人类现在发现宇宙中的物质有八态，即固态、液态、气态、等离子态、玻色-爱因斯坦凝聚态、费米子凝聚态、电子简并态、中子简并态，前面的六态都是在地球上存在，或者在地球实验室已经制造出来了，电子简并态和中子简并态只有在宇宙特殊极端高压条件下才能形成，这就是白矮星物质和中子星物质。
白矮星物质和中子星物质在地球上无法制造出来，但它们遵循的是泡利不相容原理，正是根据爱因斯坦场论等一系列这样的物理理论，人们才在宇宙中找到这些特殊天体，如白矮星、中子星、黑洞等等，这些天体都验证并符合这些理论预期。
未来还会发现宇宙中有新的物质形态吗？有可能，但这一切都要以证据说话，或者理论论证说话，不能随意揣测。
上个世纪的载人登月，科学家们根据掌握的自然规律做出了火箭和飞船，不但能够在地球上起飞，还能够在月球上降落，人类穿着航天服能够在月球上登陆，月球车也能够在月球上奔驰。在这之前，没有人到过月球，但人类已经知道了那里是个什么状态，才能够做出在那里登陆的飞船和保障宇航员们生命的宇航服。
这就是最有力的证据，说明真正揭示自然规律的科学理论是放之宇宙而皆准的。未来人类还要在火星登陆，还要飞出太阳系，这些都需要在地球上发现和掌握更多的自然规律，这就是科学。
科学永远在路上
物理学、化学、数学、天文学等方面的许多发现和规律，都是放之宇宙而皆准的，人类虽然受到各种局限，很多规律开始发现的并不很准确，但通过不断观测研究和修正，就会越来越接近真相。
因此，只有在宇宙中通用的规律才能够叫做自然规律，才是真正的科学；因此，科学在宇宙中必须具有普适性，才能称之为科学。从古到今，科学萌芽于古希腊，一路不断有更先进的理论替代曾经先进后来变得落后的理论，科学是一直在对谬误的纠正中前行的。
托勒密的地心说就比天圆地方的传说先进多了，但后来被哥白尼的日心说所推翻；伽利略之后的天文观测，让人们看到了越来越广阔的宇宙，日心说又被取代；牛顿发现万有引力，率先将宇宙天体运行科学化，但爱因斯坦创立的相对论，纠正了牛顿经典力学的偏差和谬误；量子力学的兴起，让人们看到物质深处不一样的世界，从而又引发了一场新的科技革命。
人类就是这样从宏观世界到微观世界，对自然规律的不断发现中升级自己的文明程度，不断前行的。
但所有的科学都永远在路上，没有止境和终点。科学就是不断质疑和修正，在不断修正前人的误差甚至谬误的基础上，不断前行，并越来越接近宇宙本质的真实。但任何质疑和修正必须采用科学的方法，凭着吃喝拉撒那点逻辑就夸夸其谈，随意否定经过反复验证的科学理论，这就是扯淡，是反智反科学。
只有科学，才能引领人类从黑暗走向光明，从爬行升级到高速，从地面飞上天空，再飞出地球引力，走向星际。如果没有一个个自然规律的发现，现代文明社会将不会出现。
发了此文，能终结那种以愚昧为荣的“聪明”杠精吗？我看未必。你说呢？欢迎讨论，感谢阅读。
时空通讯原创版权，侵权抄袭是不道德的行为，敬请理解合作。 有个经典问题是为什么宇宙学和高能物理两个位于最宏观与最微观尺度的理论如此相似，而如果单从物理视角出发的话，这个问题的答案会非常之玄。
不过如果跳出物理学框架的话，答案就会变得很简单了。
数学-物理学的范式（或者说，大部分理论的范式）都建立在某种对现实的“抽象化”之上，比如流体力学里把风抽象为几个矢量场的演化，或者早期的社会学中将社会抽象为一些社会结构的叠加。
而这种抽象通常是与现实有距离的，换句话讲就是，抽象出的概念并不会真的完美对应某种实在。空气不是一堆矢量场，也没有一种遍布你我身边的“社会结构”对人们的选择做出强制，它们实际上只是出现在人类思维框架下的对人类所感知的现象的描述。
而与此同时，我们总归可以观测到一些与那些抽象的概念想要完美覆盖的实在（假设这东西存在很不严谨，但是方便理解）相对应，但并没有被抽象的概念包裹进去的东西，这时抽象就暂时地失败了。当然，越出色的抽象化出现这种问题的时候就越少（比如物理概念的失效相比于经济学概念的失效就难以发现得多），不过不怎么出色的抽象化就很容易被揪出漏洞了，像是“传统的发明”啊，或者“国家是虚幻的共同体”啊什么的。而这种抽象化的失效也就设定了理论的边界，在边界之外，理论框架将会无法有效地覆盖现实，这一套理论也就不能再被应用了。
在发展地不怎么完善的理论如经济学之中（经济学再次躺枪），这一点尤为明显。
回归正题，在这种抽象化的意义上，高能与宇宙学两个尺度上的极端却位于同一个奇妙的位置，即这里的抽象化是极为接近完美的。作为它们研究对象的抽象概念基本只能通过理论中设定好的方式测量，而除去这些设定好的方式之外，人类“感受”对应着这些抽象的概念想要完美覆盖的实在的能力非常之贫弱。我们只能通过少量诊断设备，依托粒子物理模型才能实现对标准模型尺度下的粒子的观测；正如我们只能依托少量被理论划定为“来自宇宙早期”的辐射信息，以及本来就完全是在抽象之后才能存在的计算机模拟中研究宇宙学。
由此一来，对被抽象得如此完美的学科分支而言，可以探究一些很基本的问题，而不出现理论（为了与具体的理论相区别，这里也可以换成“范式”）的失效，也就是非常自然的了。 先问是不是，再问为什么。
我们的理论研究（几乎）覆盖了可观测宇宙了么？覆盖，我的理解是像布一样的盖上，几乎没有漏掉的空洞，而不是像渔网一样，说是盖上了其实真正的覆盖面积少得可怜。而我们对宇宙的了解有多少呢，即使是太阳系，我们对太阳和其他几大行星及其卫星，可曾有过深入研究，除了月球和火星之外，可曾采集到哪怕一撮星体样本？就这样的深度，敢说叫研究覆盖吗？太阳系外的其他恒星系，我们顶多看到了人家发出的光，而且还只是“一闪一闪亮晶晶”，能据此推算出其距离、大小、温度已经很了不起了，忽然发现一个“可能”的类地行星，其概率堪比中彩票，这也敢说研究覆盖，是不是太乐观了。
咱不否认人类的思维潜力无限，理论研究的发展前景也是无比广阔，但目前对宇宙的研究还是很浅的，远没有“覆盖”，原因正是我们还没出过太阳系。 On one hand，那些对外宇宙的理论大多都是基于非常微弱的现象的解释，是很不牢靠的。但是没有办法，就想题主说的，我们还没离开太阳系（其实旅行者1号2号离开了）。所以其实很多信息我们掌握的不准确，我记得卡尔萨根说过，我们现在的宇宙学就是在一张纸那么薄的证据上建立珠穆朗玛峰那么高的理论。这种理论必然会面临一些先天性的缺失，很容易有问题。
On the other hand, 世界是存在客观规律的，我们通过观察现象总结客观规律可以预测和推断我们没有实际去观察区域的现象。比如通过观察中国大量河流的走向和地理高低的关系，结合万有引力的基础知识，我们可以不用到过非洲或者南美，仅凭地形图也能推断很多河流可能的走向，而且是非常准确的。这时候你总不能说我没到过非洲，怎么知道非洲河怎么流呢？其实规律是一样的。 人类的理论研究只是在对观测到的东西进行解释，在其基础上做出预测。目前可观测宇宙里的绝大部分东西并没被观测到。我们能够观测遥远太空中极度明亮的天体，主要是那些天体的输出太强大，其实那边还有非常多的天体是我们现有的技术根本看不到的。
[*]就在2020年，市民科学家帮助NASA从天文观测数据里识别了50多颗距离太阳不到100光年的褐矮星，那些可是超过木星体量的大家伙。
[*]人类目前的观测力所找到的大部分太阳系外行星集中在距离太阳1000光年内，我们连比邻星的行星的地表都无法看清，更遥远的地方就别提了。NASA给出的数千个太阳系外行星的概念图都是艺术家根据观测数据里可怜的情报量、天文知识和自己的脑补制作的。
暗能量（dark energy）是现代宇宙论和天文学中为解释宇宙加速膨胀这一观测事实而提出的假说中存在的、几乎均匀而各向同性地充满了空间的、产生负压推动宇宙加速膨胀的能量形式，不与普通物质产生引力之外的已知相互作用。在当前使用的宇宙学标准模型中，根据不同的观测手段给出的实测值，暗能量拥有宇宙中68.3%~74%的质能。2020年，美国加州大学河滨分校的研究团队得出的最新测量结果是，物质和暗物质合计占宇宙总质能的31.5±1.3%，其余是暗能量。暗能量密度约https://www.zhihu.com/equation?tex=10%5E%7B-29%7D克每立方米，不在现代观测技术可直接测定的范围之内。
现代科学提供的是描述世界的模型，而不是“绝对真理”，模型只要求容易理解和使用、能比其它模型更好地解释现有观测事实、做出预言并被验证。对于一个时期的理论无法解释的事物，人们可以构造新的理论或修补旧的理论，但现在构造出的所有理论都不能让人完全满意。我们并没有完成多少科学实验，而且有很多理论在目前的水平下根本就没有足够的能力去实验。即便在这样小的范围内，我们也知道宇宙在很多方面根本就不像人类的理论研究所反映的：
[*]现有的宇宙论模型无法解释规模巨大的观测事实。武仙-北冕座长城和巨型伽马射线暴环所代表的不均匀性，靠引力、宇宙早期量子涨落、暗物质和暗能量都无法产生。我们还没有能在兼容这样的巨型结构的同时跟现在这个宇宙论模型一样好地解释宇宙微波背景辐射的模型。
[*]已有一些观测事实显示部分宇宙射线带有高于GZK极限的能量，称作超高能量宇宙射线。这些观测事实被称作GZK悖论。
[*]没有一个合格的量子引力模型。现在没有人知道你从任何天体上都能观测到的引力现象在微观上到底是引力子传递的作用力还是时空离散结构的产物。现在没有人知道如何将量子力学与广义相对论、引力现象写成相容的形式并在微观长度等级下维持正确性。
[*]现在没人知道黑洞是否真有霍金辐射、是否真有事件视界，即使这两样东西都有，也没人知道霍金辐射能否携带黑洞内部结构的信息。
[*]别说黑洞了，中子星的物理性质你当我们搞明白了么。
[*]别说中子星了，太阳的物理性质你当我们搞明白了么。
[*]现有理论其实不能解释物质的存在。大爆炸应该制造出同样数量的粒子与反粒子，而粒子会和反粒子湮灭产生光子。既然我们和我们周围的物质存在而不是只有光子，说明有某些物理定律不平等地作用于物质与反物质，而现在未发现这样的物理定律。
[*]现在其实都没人知道质子到底会不会衰变、质子到底有多大的电荷半径、质子的自旋到底是怎么凑出来的、夸克禁闭由什么产生、电子作为点粒子到底是怎样的状态、如何处理点粒子那趋于无限的自能。
[*]在这种对构成宇宙的极为基本的东西的性质一问三不知的情况下，你的身体里就有大量的轻子和夸克，你的身体就是由不可解的怪异构成的。生物学·生理学和医学对包括人在内的地球生物的多种异常表现无从解释，对其进行干预的工具本身也接近黑箱。科学家或医生能把问题解决了，并不代表他们知道问题是怎么发生的、又究竟是怎么解决的。
[*]按现在的理论，暗物质和暗能量此时此刻就在你身边，而“暗能量到底是什么”“冷暗物质到底是什么”还没有能让人满意的解释。
[*]标准模型在高能物理上是个远不能满意、要去打破的对象，从业者经常在谈超越标准模型的新物理。
[*]那么你就理所当然可以想象：宇宙本身的存在就没解释出来。形成宇宙或多重宇宙的物质、能量、时空、基本作用力到底从何而来，又能否验证多重宇宙的存在呢，现在没谱的。
[*]旅行者探测卫星测得的数据显示的真空能量密度上限为1E23电子伏特每立方米，而从量子场论估算出的零点能密度是1E130电子伏特每立方米，观测数值和理论数值竟然相差107个数量级。这是人类物理史上现有的预言的最大偏差，你从大学门口的老民科手中接过的画着八卦和太极图的物理论文通常都不会含有这样的崩坏现象。一些物理学者认为这表明基础理论存在离谱的错误。
尽管如此，暴胀宇宙论，或曰大爆炸宇宙论，以背景辐射的存在和其高水准的各向同性为铁拳，几乎打死了所有非标准宇宙论。这样的理论其实不用关注有多少不能解释的，证据实在太硬了，不会被随便放弃，遇到问题往里加东西就是了。不能用版本1.0解释的可观测到的物质的质量问题、可观测到的加速膨胀、尺寸极大的大尺度宇宙构造，往版本1.1里添加分布在宇宙各处的暗物质、均匀分布在全宇宙或曰是时空的性质的暗能量、暴胀早期那些物质是一起涨落出来并曾经在一起相互作用就可以解释了。
虽然听起来像以太那一套，其实这是很普通的处理。量子物理那边为了圆W玻色子与Z玻色子的实测质量，都敢搞均匀分布到全宇宙的希格斯场，还砸了那么多钱撞出了希格斯玻色子。你这本来就是宇宙级的问题，还几乎不要钱，怕什么。
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