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已发表的研究结果大多是错的?科学就是如此

高分子科学前沿  · 公众号  · 化学  · 2017-04-18 16:23

正文

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如果科学的方法是“科学”的,为什么相同的实验会产生不同的结果呢?

为了便于理解,我们可以设想一个测试重力理论的简单实验。几个世纪以来,亚里士多德的理论盛行:物体下落的速度与其重量成比例。如果你同时扔一个石头和羽毛,重点儿的石头比轻点儿的羽毛下降的快。这证明了亚里士多德的理论吗?

现在我们来想象一下,亚里士多德理论的质疑者伽利略同时扔下炮弹和步枪弹。 这是对于一个相同理论的不同验证方法。 尽管各自的重量是大有不同的,两个球仍同时落地。这个演示有效地证明了亚里士多德的理论是错误的(尽管没有任何证据显示伽利略本人做过)。

故事的意义不是亚里士多德彻底地错了。 他的观察仍然是对的,一片羽毛总是比石头下落的慢(在地球上)。仅仅是他的结论错了。


这个思想实验说明了科学家得出的结论如何超出了实际证据——这一过程就是所谓的归纳法。 归纳是科学进程里的本质部分,没有两个实验可以完全相同,这显而易见的事实可以解释为什么许多科学理论会失败。

细节重于泰山

在17世纪,罗伯特·波义耳(Robert Boyle)的气泵是研究真空属性的一个关键设备。另一位科学家克里斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens)打造了他的空气泵(当时世界上仅有的几个空气泵之一),并发现一个现象:在空气泵中,水悬浮于玻璃罐内。他称之为水的“异常悬浮”。但是波义耳无法在他的气泵里重复效果,遂拒绝了惠更斯主张。争议持续几个月后,惠更斯前往英格兰用波义耳的气泵重复出了水悬浮的效果,于是水的异常悬浮现象被接受。它为何出现、意味着什么仍然是谜,但是实验重复成功了。

最近,加州大学伯克利分校的乳腺癌研究员 Mina Bissell 和哈佛大学的合作者 Kornelia Polyak 发生了类似的争议。这两个实验室利用 荧光激活细胞分选(FACS)人类乳腺癌细胞,发现 无法重复彼此的实验。最终他们通过共同进行实验解决了这一问题。他们发现,结果取决于振荡细胞的方式——“大力搅拌”或者“较轻微地摇晃”。排除方法上的差异后,两个实验室获得了一致的流式细胞仪数据,从而得以继续深入研究。

亚里士多德与伽利略、波义耳与惠更斯以及 Bissell 与 Polyak 的争议,都源于实验中的不一致之处。如果所有实验条件都相同,实验的现象就会很稳定。 实验结果不一样,就说明有些条件是有差别的,问题就在于,你能不能发现差别在哪里。

然而也并非所有的科学研究都会如此。







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