科学实验是理学、工学、农学、医学、生物等多个学科使用最多的手段了。在一个科学实验中我们可以人为地控制实验对象的某些个参数及外部条件，然后观察在一定条件下实验对象的运动规律。进行科学实验的主要目的，无非是探索新的科学规律或者验证某种理论、学说。

     由于有时科学实验费用昂贵、或者不易重复等因素，在科学实验中弄虚作假、伪造实验数据、隐瞒实验结果，或者有意对实验方案设计不科学以得到有利于自己的结果等，成了并不少见的现象。

1910年密立根（Milikan）对两个放电电极板间滴下的油滴进行观察，他一共做了140个实验记录，而在1913年发表的有关油滴实验的论文中只是提及了99个观察结果，剔除了49个（原文如此，作者注）他认为稍逊一筹的观察数据。这样，他的论文比这一论题的其他论文更为精致，也更有说服力并于1932年获得诺贝尔奖^[1]。

20世纪80年代，获得过诺贝尔奖的分子生物学家巴尔的摩（Baltimore）提出，如果将含恒定元件a的外源基因导入小白鼠的生殖细胞，小白鼠内源基因的重排是否会效仿那个外源基因，也产生含恒定元件a的基因？巴尔的摩把验证的任务交给了他的得力助手嘉丽（Kari）教授^[1]。

几年后巴尔的摩和嘉丽联合发表论文《在含重排MU重链基因的转基因小鼠中内源免疫球蛋白基因表达模式的改变》。论文提供了大量的数据和完整的实验程序，看似无可挑剔。后经人揭发，官司一直打到国会，经国会和联邦经济情报局调查，发现数据是被篡改过的^[1]。

在文献[2]和文献[3]中都同时提及了科学实验应该遵循的几个原则：

掌握理论、提出假设、精心设计、做好准备、保持状态、仔细观察、反复试验、核对结论。

不过，光有这几个原则还是不够的。在我阅读过的为数不少的论文中（也包括我的学生的），往往是对实验的条件描述不清楚，或者是实验的数据太少，使得其结果的说服力不够。以自动控制算法的诸多仿真实验或者实际实验为例。不少的论文只给出了一个算例；有的论文即使给出多个算例，却没有将自己的算法和其他的算法的控制效果做比较。

各学科不同的实验，种类繁多，有必要对各学科的一些主要的实验制定一些具体的规范。只有这样，实验的结果才有可比性和说服力。

再以实验数据获取问题说一下，对于我所在的自动化学科来说，如何获取工业现场的数据是一个头疼的问题。大多数的工业过程以大致能够满足生产为目的。过程参数的测试仪表能少则少、仪表类型能简单就简单。这样一来，很多数据是缺失的；即使有，一个是时间间隔长且是人手工记录的。有时，我们也会使用这些手工记录的来分析相应的工业过程。但是要记住，这些数据由于是手工记录，其可靠性是值得怀疑的，因为记录数据的人往往会出于某种目的“篡改”数据。因此，数据如何获得，也需规范。

在各学科科的实验规范还没有建立之前，每个从事科学研究的人，都有责任使自己的实验方案尽可能地科学，实验过程也应尽可能地合理，最后，对实验结果的分析也应尽可能地客观。

下面还想谈谈实验数据的有效位数问题。尽管每个人都学过《大学物理》，其中都有提及数据的有效数字位数的问题。但是，很多的论文对有效位数的处理都非常随意，看得出没有受到过这方面的训练。

我们测量到的每个数据，其精度都是有限的。以用模拟电流表测量电流为例，假设测量电流表的指针每个刻度为0.1A 。如果指针是在13.5A和13.6A之间，此时你的测量值读数应该是13.51到13.59之间，其中最后一位是可疑的（估算出来的）。我们把测量结果中可靠的几位数字，加上可疑的一位数字，统称为测量结果的有效数字。所以，我们在记录实验结果时一定要记住，小数点的位数不是随意可以处理的。“13.5”和“13.50”这两个数的含义是不一样的，前者表示小数点右边的“5”是可疑的，而后者小数点右边的“5”不可疑，其右边的“0”就可疑了，两者的有效位数是不一样的。

如果电流表的精度是0.1%（这实际上反映了测量的某种不确定度），我们要考虑数据的不确定度时，就要将前面读数所产生的不确定度与此不确定度相叠加。

如果我们所测量的数据，后面还要进行相应的计算，所得到的数据就要进行数值修约。什么是数值修约呢？“通过省略原数值的最后若干位，调整所保留的末位数字，使得最后所得的值最接近原来数值的过程^[4]”就称为数值修约。

下面看看几个数值修约的例子

50.1+1.45+0.5812=52.1312，经数值修约后得到：52.1，之所以这样，是因为第一个数50.1，小数点右边的“1”是可疑的，所以经过加法运算后，小数点右边的数都是可疑的。为此，按照规则“拟舍弃的数字最左边一位小于5，则舍去，保留其余各位数字不变^[4]”。

50.1+1.47+0.5912=52.1612，经数值修约后得到：52.2，按照规则“拟舍弃的数字最左边一位大于5，则进一，保留数字末位数字加一^[4]”。

50.1+1.47+0.5812=52.1512，经数值修约后得到：52.2，按照规则“拟舍弃的数字最左边一位是5，且其后面有非零数字时则进一，即保留数字末位数字加一^[4]”。

50.1+1.47+0.780=52.250，经数值修约后得到：52.2，按照规则“拟舍弃的数字最左边一位是5，且其后面无数字或皆为零时，若保留的数字最末位为奇数（1、3、5、7、9）则进一，若保留的数字最末位为偶数（0、2、4、6、8），则舍去^[4]”。

以上数值修约原则可以简记为“四舍六入五成双”。

最后简单谈谈科学思维。科学思维在科学研究中是必不可少的。一般将科学思维分为逻辑思维，非逻辑思维。逻辑思维的规范当然就是形式逻辑。所以，每个从事科学研究的人，其实最好是每个高等学校理工科的学生最好都能学点形式逻辑。

作为非逻辑思维，主要是指：直觉、灵感、联想。非逻辑思维也许没有规范，科学研究有时为了创新，不是强调要“crazy”吗。不过，这也不意味着可以乱来。其实非逻辑思维最终还是建立在逻辑思维的基础上的。

[1]王蒲生. 科学实践中的几种不诚实行为[J]. 百科知识，2002，5

[2] 叶继元. 学术规范通论[M]. 上海：华东师范大学出版社， 2004

[3] 百度百科. 科学实验[OL]. http://baike.baidu.com/view/29710.htm  （2012/08/02）

[4] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局/中国国家标准化管理委员会.数值修约规则与极限数值表示和判定 (GB-8170-2008)  2008