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科研工作的重现性有多重要?咱们换个角度说说

YND科研绘图  · 公众号  ·  · 2021-02-20 21:26

正文

前些日子,中科院监审局道德委侯兴宇处长发文谈及“重复试验在生命科学中不一定可靠”。

此语一出,惊诧四座。侯处长不仅在科研圈“小火”一把——虽然不知道烧到的是自己,还是学界某些大咖——更在“有问题就有答案”的知乎上掀起一段风波,俨然一股要出圈的架势。

图片来源:知乎

看到答主们都在以各种方式吐槽这句话,投叔也就放心了。看来,大家对于基本科学范式的理解还是有一定基础的。所以今天咱聊点别的,跳开事件本身,就说说 科研中的重现性

第一部分 重现性在所有学科中都重要


投叔先给个结论: 重现性在任何学科中都非常重要。

一说到重现性,很多人第一联想是在理工研究领域,做实验拿数据。其实在泛文科研究领域中,重现性也同样重要。

研究史学的人应该都知道这句话: 孤证不立 。也即是说,在没有其他佐证或证据不足的情况下,对单一的史料要采取审慎的态度,不能直接认定其客观性和真实性而加以采信,更不能据此得出结论。

单一的史料,从逻辑上说就是没有重现性的史料;多旁证的史料,则是具有重现性的,当然更应采信后者。这种全面的历史观背后,要求的正是重现性。

司法领域也有“孤证不能定案”的说法,在理论研究和实务处置中都被普遍接受和遵循,而且已经以法律的形式固定下来。证据必须互相印证,要求有两个以上的证据,这样才能互相补强提供准确的判断证明力。这种证据的印证和补强,也是在强调重现性。

实验学科的研究者经常需要分析和处理大量的数据,比如做回归分析,相信每个人都会碰到几个跳脱在回归曲线之外的数据,多数时候,我们并不知道为什么这几个点跳脱开。如果真的有心多重复几次,可能也很难把跳脱的数据重复出来。这时我们基本可以把跳脱的数据判定为“意外”,选择性地忘掉,在论文中提也不提。这并不是作假或者有意隐瞒,而是基于数据点的重现性缺乏所给出的合理判断,是为了减少对读者的误导。

每个做实验的人都知道,单独的一个/次实验本身必然具有“不可重复性”。这很容易理解。世界上没有一模一样的两片树叶,自然也不可能有完全一模一样的两个实验,越复杂的实验,越难重复。所以,当我们描述自己拿到的实验数据时,只需要把握整体趋势即可。数据总体上具有“趋势”一致性,我们就能立论。这是科学的基本原则和逻辑思维,也体现着一种辩证关系:所有细节的重现不可能达到,但趋势的重现则可以达到。

反过来说,如果能重复出原来的实验,哪怕是趋势一致,那也是可靠的,对应的结论也应该能站得住脚(如果没有推理错误的话)。

第二部分 重现性在选择课题时也重要


在很多关于重现性的讨论中,大家都在关注由数据或史料的重现性来立论。实际上,我们不仅在证明一个结论的时候需要检验论据的重现性,在研究的起点上,在我们确定一个研究课题的时候,重现性也非常重要。

量子物理领域大牛八卦都绕不开德布罗意,此公在光具有波粒二象性的启发下,提出了物质波理论,不仅是光子有波粒二象性,一切微观粒子都有波粒二象性。进一步地,由微观粒子构成的宏观物体也有波动性,只不过根据物质波公式,宏观物体的波长实在太小,很难体现出波动性而已。

好啦,高中物理复习完毕。我们来假设这么一个场景。

某天早晨我去上课,一个学生在课间休息的时候来找我,说:老师啊,我昨晚睡觉的时候,突然整个人“哗”地一下从床板穿过去,摔到地上了,您瞧,我左胳膊现在还青着呢,这是怎么回事啊?

作为一位慈祥和蔼的人民教师,我肯定不能说学生忽悠我,更不能建议学生去精神科做必要的检查,我会先借机普及物质波和量子隧穿效应,给学生一个可能的解释,同时提醒学生,这个解释很合理,但合理的解释未必是真正的原因。真正的原因,则需要我们做进一步研究。

如果学生不是一块朽木,这时大概会追问:如何进一步研究呢?

研究的起点是确定问题,确定这个问题,就需要重现性,那就再演示一次睡觉的时候穿床板吧~~

毫无疑问,即便是真实的,也没有人能够在睡觉的时候两次穿过床板——这是由概率决定的,让所有构成宏观物体的微观粒子同时具有如此“可观”的波动性,在整个宇宙的历史上都不可能发生。

于是,讨论可以到此为止。因为我们研究的问题本身不具有重现性,在概率上可以忽略不计,所以也没必要研究了。正如曾经的足球运动员、诺贝尔物理学奖得主玻尔(Niels Henrik David Bohr)所说: 物理学不告诉我们世界是什么,而是告诉我们关于世界我们能够谈论什么。

1922年诺贝尔物理学奖得主尼尔斯·玻尔; 图片来源:wiki

这是一个概率的世界,是一个充满可能性的世界,我们不能仅仅研究几亿原子中某一个的表现来推导结论,小概率的事件不具有重现性,毋需谈论。在任何研究中,重现性都会构造出一个趋势相同的数据森林,在这片森林里,不能只见树木,不见森林。

第三部分 重现性是去伪存真的金标准


当然,有些人很执着于“树木”,认为很多新发现就是从这些树木开始的,不少大牛也确实靠着一棵树,种出一片林。 但必须要注意,这片森林,有时正是伪科学的温床。

2018年,心肌干细胞研究的真伪有了定论:哈佛医学院再生医学研究中心前主任皮耶罗·艾佛萨(Piero Anversa)涉嫌伪造数据的31篇心肌干细胞研究的论文被撤稿。


图片来源:撤稿观察

回溯整个事件,我们不难发 现, 重现性是去伪存真的金标准


早在2004年3月,《自然》杂志就发表两 篇论文,指出无法重复 艾佛萨教授的实验结果。 十年后,霍华德休斯医学研究所教授Jeffery Molkentin继续在《自然》杂志发文,他的实验结果表明,仅有不超过0.03%的cKit+细胞能分化成心肌细胞——艾佛萨的研究只盯树木,故意忽视了森林。


但吊诡的是,在事发之前,心肌干细胞研究已经宛然一片“森林”,引得全球研究者追捧,仅我国国家自然科学基金的相关资助就有531项,国内相关论文发表超过1000篇。但似乎没有其他人接受处罚,看来在科研领域也是法不责众。


其实,我们对这类事件不应当陌生。


在上世纪八九十年代,中国大陆流行“气功热”,很多科研人员也为气功站台,以“科学研究”的方式,证明各种功法的有效性。


图片来源:中国知网

随手检索就可找到很多这方面的论文,涉及的领域很广,从小麦增产到人脑电图,从健脑益智到治病救人,甚至还有小鼠和兔子的动物实验。

图片来源:作者提供

这些研究中,不乏国自然资助的项目。

图片来源:《自然杂志》论文

今天,我们知道这些都是“气功大师”骗人的幌子,但当年这样的研究是怎么拿到基金资助,怎么通过论文评议的呢? 这不免让人细思极恐。

细思更恐的是,如果仔细读读这些气功科研的论文,对照当下一些中医研究的论文,你大概会发现不少共性。比如以下这篇论文,即便以所谓“学术争鸣”的形式刊发,这种“无中生有、暗度陈仓、凭空想象、凭空捏造”的清奇脑洞也不足以进入讨论范围(郭老师表情请自行想象)。

图片来源:《中国针灸》论文

不知这些实验或者理论,有没有人专门验证过,来一番重现性的考察呢?

结尾


关于科研中重现性之重要性的讨论已然太多,无须赘述。

最后,借用侯处长在另一篇官媒文章里的文字收尾:

图片来源:科学网

科研诚信建设的重点是“筑基”,其核心是负责任的研究。诚信是科技活动的基础,没有诚信科学的结果就会偏离客观事实,变成镜花水月、最终贻害社会。诚信也就是国际同行讲的负责任研究,做不到负责任、客观、真实、 可重复再现的 研究,就会变成瞎猜、冥想、不可验证的玄学。









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