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科学研究的可重复性

已有 7297 次阅读 2011-5-26 00:21 |个人分类:物理八卦|系统分类:观点评述| 风格

科学研究的可重复性原则》一文中提到的大量学术论文中的实验无法重复。
 
我认为不光是学术原则的问题,也与不同学科的研究风格差异有关。在生物或医学中常见的现象,在其它学科中未必。
 
对实验物理学家来说,误差分析是核心。不懂误差,就不懂实验物理。得到一个数字往往不难,数据分析工作的绝大部分时间,都是花在独立检验、一致性检验、以及通过这些检验恰当地估计各种误差,给出置信度上。高能物理中常见的表述方式是:(KamLAND的)实验结果在99.99996%的置信度上排除了中微子无振荡假设,得到的振荡参数是8.2+0.6-0.5。
 
在大亚湾实验的液闪研制中,曾经与化学家合作过很长时间,发现化学中基本上没有误差的概念(也就没有置信度的定量概念),十次实验中有一两次不能重复也不算什么,也不会大惊小怪地去把不能重复的原因找出来。这让我提心掉胆了很长时间,总觉得没有研究清楚,风险太大。容器污染、样品不纯、天气不好、心情烦燥,不可知的因素太多,而绝大部分化学实验也没有足够重大,以至于需要精确控制每一个因素。做得不好,再来一次呗。
 
这位化学家同事现在主要精力在生物医学方面,说:化学实验的精确度不能跟物理比,但还算好的,现在做的生物方面的实验,下次还能重复出来就已经很不错了。
 
高能物理中的误差数字,缺省一般指一个sigma,68%的置信度。确认一个新粒子或新现象,一般需要3-5个sigma,不同的领域有不同的约定俗成。中微子比较难探测,常用90%的置信度给结果,或者用3个sigma当做证据。在与核电的人打交道的过程中,花了好久才相互理解彼此的语言。他们说的误差常有两种,一种是95%的置信度,另一种是误差限,比如说允许误差2%,就是绝不允许超过2%。实际上从统计上看,真实误差远小于2%,尤其是跟高斯分布差得远的时候。需要安全的时候,精确就必须退居次席。
 
做天文的最让人惊讶的是,一个看上去很粗略的方案,很多东西都没有论证清楚,居然已经立项开始干了。大约天文学家的时尚,是在黑暗中摸索,主要目的是发现新现象,而不是定量研究精确的规律。既然目的是探索未知的东西,一切如计划就提不起兴致。
 
学科的成熟度和复杂程度,养成了不同学科的不同风格。物理是一门相当成熟的学科,而且以研究最本源的普遍规律为主。越是本源的越简单,很多是可以精确计算的。也有一些从第一原理很难精确计算的,像核物理,在接近一百年的时间里,形成了庞大的核数据库,研究的不过是几百种核素而已,而且还经常发现不够用。化学中有多少种分子?生物中有多少种细胞?每个人生同样的病,表现都不一样。有时候想,把大家的研究领域换一换,换个方式来折腾,也许很有意思。
 
 
 
 


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