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为什么我们不能排除大脚怪

零假设是如何让毛茸茸的原始人存活下来的。

最近,我收到了一封来自一位人类学家的电子邮件,他对《英国皇家学会学报》(Proceedings of the Royal Society)上的一篇新报告发表了评论。主题是卡尔·齐默

最近收到一封来自一位人类学家的电子邮件,他对《纽约时报》的一份新报告发表了评论英国皇家学会学报.那份报告的主题是大脚怪,或者更确切地说,是对毛发的基因分析,多年来人们一直声称这些毛发属于一种巨大的、多毛的、身份不明的灵长类动物。

由牛津大学遗传学家布莱恩·赛克斯(Bryan Sykes)领导的国际科学家合作小组没有发现毛发中的DNA属于一种神秘灵长类动物的证据。相反,在大多数情况下,它属于豪猪、浣熊和奶牛等毫不神秘的哺乳动物。

我的记者简明扼要地总结了他的观点:“嗯,废话。”

这篇新论文不会作为有史以来最伟大的科学研究之一而载入史册。它不会改变我们对自然世界的看法,也不会改变我们对自己的看法。但它确实说明了现代科学的反直觉运作方式。

人们常常认为科学家的工作就是证明一个假设是正确的——例如,电子的存在,或者药物治疗癌症的能力。但通常情况下,科学家们会反其道而行之:他们开始证明一种假设是错误的。

科学家们花了几十年的时间才开发出这种方法,但20世纪20年代初的一个下午在它的历史上引起了很大的关注。在英国的一个农业研究站,三位科学家休息喝茶。一个叫罗纳德·费雪的统计学家倒了一个杯子,递给他的同事,穆里尔布里斯托尔

布里斯托尔拒绝它。她更喜欢先倒牛奶的杯子的味道。

“胡说,”据说费舍尔说。“当然没有关系。”

但布里斯托尔态度坚决。她坚持说她能分辨出来。

对话中的第三位科学家威廉·罗奇建议他们进行一项实验。(这可能是一个科学调情的时刻:罗奇和布里斯托尔在1923年结婚。)但如何验证布里斯托尔的说法呢?费舍和罗奇能做的最简单的事情就是在她看不见的地方倒一杯茶,递给她喝,然后让她猜是怎么做的。

然而,如果布里斯托尔得到了正确的答案,那就不一定能证明她对茶有一种奇怪的看法。她答对的几率为50%,因此她很容易就凭运气答对了。

几年后,在他1935年的书中实验设计费雪描述了如何验证这种说法。他并没有试图证明布里斯托尔能够分辨出两杯茶的不同,而是试图拒绝她的选择是随机的这一假设。“我们可以把这个假设称为‘零假设’,”费雪写道。“零假设从未被证明或建立,但在实验过程中有可能被推翻。”每一个实验的存在都是为了给事实一个机会来推翻无效假设。”

费雪提出了一种拒绝零假设的方法——即布里斯托尔的选择是随机的。他准备了八个杯子,先把牛奶倒进四个杯子里,再把牛奶倒进另外四个杯子里。他会把杯子随意排列,然后递给布里斯托尔喝,一次一个。然后她会把它们分成两组——她认为最先放牛奶的杯子放在一组,牛奶放在第二组。

据报道,布里斯托尔以优异的成绩通过了测试,正确地识别了所有8个杯子。多亏了费雪的实验设计,她碰巧正确地将8个杯子分成两组的几率很小。有70种不同的方法可以将8个杯子分成两组,每组4个,这意味着布里斯托尔在70次试验中只能随机正确地识别出1个杯子。

费雪的测试并不能完全排除布里斯托尔猜测的可能性。这只意味着她猜测的可能性很小。他本可以通过让布里斯托尔多喝点茶来进一步降低概率,但他无法将布里斯托尔猜错的概率降至零。

大脚怪的支持者一再声称,专业科学家故意忽视令人信服的证据。

由于不可能有绝对的证据,费雪在进行实验时更倾向于实际。在他和布里斯托尔工作的实验室里,费雪负责分析几十年来收集的数据,以确定这些信息是否能预测细节,比如最佳的作物肥料配方。科学家们可以利用这些数据设计更大规模的实验,得出越来越精确的结果。费雪认为,设计一个需要几个世纪才能产生结果的实验是毫无意义的。费雪认为,在某种程度上,科学家不得不就此打住。

他认为5%是合理的阈值。如果我们假设零假设是正确的,并且发现观察到数据的几率小于5%,那么我们可以安全地拒绝它。在布里斯托尔的案例中,几率轻松地低于费舍尔的阈值,只有1.4%。

在很大程度上多亏了费雪,零假设已经成为科学发现的重要工具。从心理学、病毒学到宇宙学,你可以在科学的每个分支中找到对无效假设的检验。科学家们也跟随Fisher使用了5%的阈值。

这又把我们带回了大脚怪。

实验室!:多年来,关于大脚怪、可恶的雪人、雪人和无数其他神秘生物的存在,一直存在着可疑的“证据”。没有一个被证明存在,但也没有一个被完全证明不存在。 维基百科

几十年来,人们一直声称看到过毛茸茸的人形机器人。他们提供了颗粒状的照片、模糊的脚印模型和神秘的头发。近年来,他们甚至试图从头发中提取DNA,但科学家们拒绝了这些基因研究,因为它们没有涉及此类研究中常规使用的标准防护措施。

大脚怪的支持者一再声称,专业科学家故意忽视令人信服的证据。事实上,问题在于,这些倡导者并没有以科学的方式来处理大脚怪的问题。因此,两年前,赛克斯和他的同事决定对一种“异常灵长类动物”的毛发进行科学研究。这包括创建一个无效假设来试图拒绝。

他们提出的无效假设是这样的:声称来自大脚怪(或可恶的雪人或该动物的其他地区变种)的毛发不是一种以前不为人知的灵长类动物,而是已知的哺乳动物。他们从30种不同的头发样本中提取了DNA片段,并从每个样本中分离出了相同的DNA片段。然后,他们将这段DNA序列与许多现存哺乳动物的相应序列进行了比较。

结果很清楚:科学家们在已知的30个哺乳动物样本中都找到了精确的匹配。

这是否意味着赛克斯和他的同事们已经证明了大脚怪并不存在?不。这仅仅意味着赛克斯,不像费雪的茶测试,不能拒绝零假设。这个问题仍然悬而未决,即使大脚怪不存在,也永远会存在。

这并不是说赛克斯的研究本身就没有惊喜。来自喜马拉雅山脉的两根毛发样本与从4万年前的北极熊化石中提取的DNA序列相匹配。更奇怪的是,它们的DNA与现存的北极熊不匹配。

在他们的报告中,赛克斯和他的同事们为这种结果是如何产生的提供了一个场景。很有可能古代北极熊和棕熊杂交,一些活在喜马拉雅山脉的熊仍然携带着一些古代北极熊的DNA。

一些怀疑论者对赛克斯的发现提出了另一种解释。有一种可能性是,类似北极熊的DNA实际上来自一种活的哺乳动物——可能是一只棕熊——它碰巧获得了一些突变,与古代北极熊的DNA产生了错误的相似。

实际上,这些怀疑论者所做的就是创造了一个无效假设。有一个简单的方法来反驳它。科学家们需要从这些神秘的熊身上找到更多的DNA。如果DNA的其他区域也与古代北极熊相匹配,那么科学家就可以拒绝这个无效假设。

科学就这样继续,从一个无效假设到另一个无效假设。


卡尔·齐默是纽约时报他写了12本书,包括一个病毒星球。

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