Hvorfor det kan være så utrolig vigtigt at opdage 'intet' i videnskab

(Baac3nes/Moment/Getty Images)

I videnskaben, som i livet, kan vi alle godt lide at fejre den store nyhed.

Vi bekræftede eksistensen af sorte huller vedkrusninger de skaber i rumtiden. Vi fotograferet detskyggen af ​​et sort hul. Vi fandt ud af dethvordan man redigerer DNA. Vi fandtHiggs boson!

Det, vi normalt ikke hører om, er årene med omhyggeligt, omhyggeligt hårdt arbejde, der leverer uoverskuelige resultater, som ikke ser ud til at give beviser for de spørgsmål, videnskabsmænd stiller – den gradvise anvendelse af begrænsninger, der bringer os stadig tættere på at finde svar og gøre opdagelser.

Men uden ikke-detekteringer – det vi kalder nulresultatet – ville videnskabens fremskridt ofte blive bremset og bremset. Nulresultater driver os fremad. De forhindrer os i at gentage de samme fejl og former retningen for fremtidige undersøgelser.

Der er faktisk meget, vi kan lære af ingenting.

Ofte når nulresultater dog ikke til videnskabelige publikationer. Dette kan ikke kun generere betydelig ineffektivitet i den måde, videnskab udføres på, det er en indikator for potentielt større problemer i de nuværende videnskabelige publiceringsprocesser.

'Vi ved, at der er denne stærkt forvrængende effekt af at undlade at offentliggøre nulresultater,' sagde psykolog Marcus Munafò fra University of Bristol til Energyeffic.

'Det er ikke ligetil at løse problemet, for det er meget nemt at generere et nulresultat ved at køre et dårligt eksperiment. Hvis vi skulle oversvømme litteraturen med endnu flere nulresultater ved at generere undersøgelser af dårlig kvalitet, ville det ikke nødvendigvis hjælpe det grundlæggende problem, som i sidste ende er at få de rigtige svar på vigtige spørgsmål.'

At definere problemet

Nulhypotesen definerer de parametre, hvorunder resultaterne af en undersøgelse ikke kan skelnes fra baggrundsstøj. Gravitationsbølge interferometri er et flot, pænt eksempel: Signalerne produceret af gravitationsbølger er meget svage, og der er mange støjkilder som kan påvirke LIGOs sensorer. En bekræftet påvisning kunne først foretages, når disse kilder endeligt var udelukket.

Hvis disse kilder ikke kan udelukkes, er det det, der kaldes et nulresultat. Det betyder ikke, at gravitationsbølger ikke blev opdaget; det betyder bare, at vi ikke kan fastslå, at vi har foretaget en påvisning med nogen sikkerhed.

Et luftfoto af Virgo-interferometeret, som registrerer gravitationsbølger. ( Jomfruen-samarbejdet/CCO 1.0 )

Dette kan være virkelig nyttigt, og på nogle områder – som kosmologi og gravitationsbølgeastronomi – hjælper offentliggørelsen af ​​nulresultater videnskabsmænd med at justere parametrene for fremtidige eksperimenter.

På andre områder, hvor resultater kan være mere kvalitative end kvantitative, er nulresultater mindre værdsat.

'En del af problemet i en masse adfærds- og lægevidenskab er, at vi ikke kan lave kvantitative forudsigelser,' forklarede Munafò.

'Så, vi leder bare efter beviser for, at der er en effekt eller en sammenhæng, uanset dens størrelse, hvilket så skaber dette problem, når vi, hvis vi ikke kan finde beviser for, at der er en effekt, ikke har sat nogen parametre om hvorvidt en så lille effekt faktisk ville have betydning – biologisk, teoretisk, klinisk. Det kan vi ikke gøre noget ved«.

Et ekstraordinært ingenting

Når det bruges korrekt, kan et nulresultat give nogle ekstraordinære resultater.

Et af de mest berømte eksempler er Michelson-Morley eksperiment , udført af fysikerne Albert A. Michelson og Edward W. Morley i 1887. Parret forsøgte at detektere vores planets hastighed med hensyn til 'luminiferous ether' - det medium, hvorigennem lyset mentes at rejse, ligesom bølger rejser igennem vand.

Efterhånden som Jorden bevægede sig gennem rummet, antog de, at modkørende bølger af lys, der rislede gennem et helt stille, universet bredt hav af æter, skulle bevæge sig med en lidt anden hastighed end dem, der rislede ud i rette vinkler på den. Deres eksperimenter var geniale og omhyggelige , men selvfølgelig opdagede de intet af den slags. Nulresultatet viste, at lysets hastighed var konstant i alle referencerammer, hvilket Einstein ville fortsætte med at forklare med sin specielle relativitetsteori.

Michelsons 1881 inteferometer, designet til at detektere æter. ( Albert Abraham Michelson, offentlig ejendom )

I andre tilfælde kan nulresultater hjælpe os med at designe instrumentering og fremtidige eksperimenter. Detekteringen af ​​kolliderende sorte huller via gravitationsbølger fandt først sted efter år med nuldetektioner muliggjorde forbedringer af designet af gravitationsbølgeinterferometeret. Mens på CERN, har fysikere indtil videre ikke opdaget en mørkt stof signal i partikelkollisionseksperimenter, hvilket har gjort det muligt at lægge begrænsninger på, hvad det kunne være.

'Nul-eksperimenter er kun en del af hele rækken af ​​observationer,' fortalte astrofysiker George Smoot III fra UC Berkeley til Energyeffic. 'Nogle gange ser du noget nyt og fantastisk, og nogle gange ser du, at der ikke er det.'

Når det handler om hårde tal, er nulresultater ofte nemmere at fortolke. På andre områder kan der være ringe incitament til at publicere.

Implikationerne af ikke-detektion er ikke altid klare, og undersøgelser, der gør et væsentligt fund, får mere opmærksomhed, mere finansiering og er mere tilbøjelige til at blive citeret. Kliniske forsøg med positive resultater er mere tilbøjelige til at blive offentliggjort end dem med negative eller nulresultater . Når det kommer til at beslutte, hvem der skal få en forskningsbevilling, er disse ting vigtige.

Forskere er også meget travle mennesker, med mange potentielle undersøgelseslinjer, de kunne forfølge. Hvorfor jagte nulhypotesen, når du kunne bruge din tid på forskning, der er mere tilbøjelig til at blive set og føre til yderligere forskningsmuligheder?

For at offentliggøre eller null

Ud over at udelade vigtig kontekst, der kunne hjælpe os med at lære noget nyt om vores verden, kan manglende offentliggørelse af nulresultater også føre til ineffektivitet – og endnu værre, kan det endda afskrække unge videnskabsmænd fra at forfølge en karriere, som Munafò fandt først- hånd. Som ung ph.d.-studerende gik han i gang med at replikere et eksperiment, der havde fundet en vis effekt, og troede, at hans resultater naturligvis ville være de samme.

'Og det virkede ikke. Jeg fandt ikke den effekt i mit eksperiment. Så som forsker i den tidlige karriere tænker man, jamen, jeg må have gjort noget forkert, måske er jeg ikke ude af stand til det her,« sagde han.

'Jeg var så heldig at støde ind i en senior akademiker, der sagde: 'Åh, ja, ingen kunne gentage den konstatering'. Hvis du har været i marken længe nok, finder du ud af det her gennem samtaler på konferencer og dine egne erfaringer og så videre. Men du skal blive i marken længe nok for at finde ud af det. Hvis du ikke er så heldig at få den person til at fortælle dig, at det ikke er din skyld, det er bare det faktum, at selve fundet er ret ujævnt, kan du ende med at forlade banen.'

Akademisk udgivelse har også kæmpet med dette problem. I 2002 et unikt projekt - det Journal of Negative Results in BioMedicine – blev etableret for at tilskynde til offentliggørelse af resultater, som ellers ikke ville se dagens lys. Det lukkede i 2017 og hævdede at have lykkedes med sin mission, da mange andre tidsskrifter havde fulgt dens føring med at udgive flere artikler med negative eller nulresultater.

At opmuntre videnskabsmænd til at bringe deres negative resultater frem i lyset kan dog nogle gange vise sig at være tæt på frugtesløs. På den ene side er der potentialet for en overflod af dårligt udtænkte, dårligt designede, dårligt udførte undersøgelser. Men det modsatte er også muligt.

I 2014 blev Journal of Business and Psychology udgivet et specialnummer med nulresultater, og modtaget overraskende få indlæg . Dette, udledte redaktørerne, kunne skyldes, at videnskabsmænd selv er betinget til at tro, at nulresultater er værdiløse. I 2019 annoncerede Berlin Institute of Health en belønning for replikationsundersøgelser, udtrykkeligt hilser nulresultater velkommen , men modtog dog kun 22 ansøgninger.

Disse holdninger kan ændre sig. Vi har set, at det kan ske; Smoot, for eksempel, har fået en hel del indsigt fra nul-detektioner.

Krabbetågen, en kendt kilde til kosmiske stråler. ( NASA, ESA, J. Hester og A. Loll/Arizona State University )

'Søge efter antistof i de kosmiske stråler - det var et nuleksperiment og overbeviste mig om, at der ikke var nogen seriøs mængde antistof i vores galakse og sandsynligvis i meget større skala, selvom der var en stor symmetri mellem stof og antistof,' sagde han.

'Næste nul-eksperiment var at teste for krænkelse af vinkelmomentum og rotation af universet. Selvom det er tænkeligt, er nulresultatet meget vigtigt for vores verdensbillede og kosmologiske syn, og det var den første motivation for mig at bruge kosmisk mikrobølge baggrund stråling til at observere og måle universet. Det førte til flere nulresultater, men også nogle store opdagelser.'

I sidste ende kan det være en langsom proces. Offentliggørelse skal ikke tilskynde til nulresultater i sig selv, men undersøgelser designet på en sådan måde, at disse resultater kan fortolkes og publiceres i deres passende kontekst. På ingen måde et trivielt spørgsmål, men et afgørende for videnskabelige fremskridt.

'Det er vigtigt at få det rigtige svar på det rigtige spørgsmål,' sagde Munafò.

'Og nogle gange vil det betyde nulresultater. Men jeg tror, ​​vi skal passe på ikke at gøre offentliggørelsen af ​​et nulresultat til et mål i sig selv; det er et middel til et mål, hvis det hjælper os med at finde det rigtige svar, men det kræver mere end blot offentliggørelsen af ​​nulresultater for at nå dertil.

'I sidste ende er det, vi har brug for, bedre formulerede spørgsmål og bedre designet undersøgelser, så vores resultater er solide og informative, uanset hvad de er.'

Populære Kategorier: Plads , Mening , Samfund , Natur , Forklarer , Tech , Ukategoriseret , Mennesker , Fysik , Miljø ,

Om Os

Offentliggørelse Af Uafhængige, Beviste Fakta Om Rapporter Om Sundhed, Rum, Natur, Teknologi Og Miljøet.