本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
我的妻子每周都有优先权看我们的《纽约客》,所以我最近才抽出时间阅读乔纳·莱勒在上周刊物中关于科学方法的文章,这篇文章受到了我的科学作家同行的广泛关注。约翰·霍根称之为“重磅炸弹”,而查理·佩蒂特则称之为“必读”。
莱勒描述了许多,甚至大多数已发表的科学论文都被证明是错误的。在生物医学和心理学等一系列例子中,莱勒讲述了一种“衰退效应”。最初的发现论文做了所有正确的统计测试,并推断出一个显著的结果。后续研究重现了这一结果,但发现统计显著性降低。几轮过后,科学家们得出结论,该发现是一个侥幸。
这无疑是一篇发人深省的文章,但我不确定从中应该吸取什么教训。正如霍根指出的那样,它带有一种诱饵和转换的性质。起初,轶事暗示衰退效应是一种客观现象,仿佛大自然正在改变主意;只有当故事展开时,莱勒才将这种效应归因于科学家自身的偏见。
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莱勒发现这“令人不安”,他的(或他的编辑的)副标题问道:“科学方法有什么问题吗?” 很少有熟悉科学的人会否认这个过程有其缺陷(稍后详述),但已发表论文的错误性绝不是其中之一。几乎根据定义,一项发现处于我们感知能力的极限,因此很容易与统计上的侥幸混淆。唯一的方法是发表这项发现,邀请其他人复制它,并让它自行发展。莱勒描述的困难并非表明科学方法的失败,而是一种胜利:我们的知识是如此之好,以至于新的发现越来越难做出,这表明科学家们确实正在趋同于某种客观真理。
正如佩蒂特指出的那样,莱勒并没有过多谈论物理科学,除了暗示 1980 年代对可能的第五种力的兴奋。在矿井、钻孔和高层建筑中对重力的测量表明,在数百米的距离上,引力常数 G 比台式实验中大约大 1%。此外,不同成分的物体似乎以不同的方式响应重力,这本不应该发生。理论家们认为,存在一种额外的自然力在起作用。随着时间的推移,证据逐渐消失。异常的钻孔测量并没有消失,但被解释为地球内部质量分布不均。
当我读到莱勒顺便提及的这件事时,我不太明白他想表达什么。要么他认为引力异常是衰退效应的一个例子,要么他认为物理学家尽管有相反的证据,但仍坚持引力定律。如果他的意图是后者,那就太离谱了。即使在异常现象成为新闻时,大多数理论家也认为引力定律非常可靠——代表了无数次苹果落地和行星轨道测量的精华——任何偏差都必须来自某种额外的力。在我看来,这个过程完全按应有的方式进行。物理学家们意识到我们当前的理论可能是错误的,寻找异常现象,研究他们发现的那些异常现象,最终证实了我们当前的理论。莱勒认为这是“经验主义的狡猾”,而事实恰恰相反。
如果有什么的话,我反而惊讶于这种事件没有更常见。物理学家最希望的就是发现新的物理学。那才是通往永恒之路。显然,他们的渴望被谨慎所平衡。事实上,它很可能过度平衡——对错误的恐惧有时可能会扼杀摇篮中的好想法。
我刚读完凯瑟琳·舒尔茨的书犯错:误差边缘的冒险,我将其推荐给我所有的完美主义者同行。它令人信服地论证了错误是创造力的另一面。对犯错的恐惧会使我们瘫痪——我们回避冒险,并在犯错时否认错误。人们可能会希望,科学是唯一一种已经接受我们凡人易犯错误的努力。 “实验”这个词本身就带有风险的含义;论文中充满了“可能”和“也许”;误差条量化了错误的潜力。
然而,科学家们仍然担心过度谨慎。尤其是年轻科学家,可能会害怕提问或深入研究基础问题,因为害怕被认为愚蠢或疯狂——这是有充分理由的。诸如国家科学基金会和国家卫生研究院等资助机构以保守著称,正如本周《经济学人》中的一篇文章所阐述的那样,学术职位很难获得。
科学史表明,错误不应感到羞耻,而应拥抱。即使是错误的想法也有助于进步。爱因斯坦在认为量子力学不完备时可能犯了错误,但却是第一个欣赏量子纠缠现象的人。 2004 年,物理学家爱德华·威滕发表了一篇论文,试图发展一种奇异的弦理论版本。它没有取得太大进展,但为关于空间和时间如何从更深层次的物理学中涌现出来的新想法打开了大门。更广泛地说,弦理论可能是错误的,但哦,它是一个了不起的理论——一个丰富的见解和衍生品矿脉,尚未耗尽自身。试图解释宇宙而没有暗物质的理论很可能被证明是错误的,但却识别出暗物质模型需要解释的星系结构模式。
我现在对这个问题很敏感,因为我因为在我们的 12 月刊上发表了加勒特·利西和吉姆·韦瑟罗尔的文章而受到了一些粒子物理学家的抨击。利西统一物理学的想法肯定很超前;甚至他自己也承认这一点。但说服我们发表这篇文章的原因是,即使这些想法是错误的,它们也是有启发意义的——如果不是对物理学家自己,那么至少对于那些不断听到诸如李群等几何概念并渴望得到解释的爱好者来说是这样。无论最终统一物理学的理论是什么,它都需要解释利西的文章中描述的粒子性质中错综复杂的规律性。
那么科学家如何鼓励富有成效的冒险呢?我参加过的几次会议都有头脑风暴会议,鼓励科学家们畅所欲言,不必担心被评判。博客和在线预印本挖掘了同行评审论文的公开表面之下存在的直觉、思考和无效结果的底层。上周,我与科学社交网站ResearchGATE的联合创始人伊贾德·马迪什进行了交谈。他说他建立该网站是为了让科学家们分享他们未发表或无法发表的想法,并从彼此的错误中学习。
科学不是公认的智慧,而是有根据的猜测。它很可能出错。这就是生活。此外,还有什么选择呢?用我们自己的直觉来代替科学分析,即使它可能存在缺陷?我们应该始终愿意质疑科学的成果,但我们应该更愿意质疑我们自己。
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