我最近收到了一封人类学家评论的一份新报告英国皇家学会会议录.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斯卡斯领导的科学家合作发现没有证据表明来自毛发的DNA属于神秘的灵长类动物。相反,在大多数情况下,它属于明确的毫无疑问,例如豪猪,浣熊和奶牛。
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。
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科学家花了很多数十年来发展这种方法,但在20世纪20年代初的一个下午在其历史上很大。在英格兰的农业研究站,三名科学家们休息了茶。一个名叫罗纳德费舍尔的统计名称倒了一个杯子并向他的同事提供了它,穆里尔·布里斯托.
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。(这可能实际上是一个科学调情的时刻:罗奇和布里斯托尔于1923年结婚。)但如何验证布里斯托尔的说法呢?费舍尔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,递给她啜一口,然后让她猜茶是怎么准备的。
然而,如果布里斯托尔的答案是正确的,那不一定证明她对茶有一种怪异的感觉。由于有50%的几率是正确的,她可能很容易仅凭偶然的机会就回答正确。
几年后,在他1935年的书中实验设计,Fisher描述了如何测试此类索赔。而不是试图证明布里斯托尔可以讲述茶杯之间的区别,他会试图拒绝她选择是随机的假设。“我们可以将这个假设称为”零假设“,”Fisher写道。“在实验过程中,从未证明或建立过零假设,但可能使得可能被制造。可以说每个实验只存在,以便给出事实有机会讨厌零假设。“
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。
Bristol据报道,用飞行的颜色通过测试,正确地识别所有八杯。由于Fisher的实验设计,她将八杯逐次分成两组的赔率很小。有70种不同的方法可以将八杯分成两组四组,这意味着布里斯托尔可以通过每70个试验中的一次偶然逐一识别杯子。
Fisher的测试无法完全消除布里斯托尔猜测的可能性。这意味着她猜测的机会很低。他本可以通过喝更多的茶来进一步减少赔率,但他永远无法减少她猜测零的机会。
Bigfoot倡导者反复声称,专业科学家们故意忽略令人信服的证据。
由于绝对证据是不可能的,费舍尔在进行实验时更倾向于实事求是。在他和布里斯托尔工作的实验室里,费舍尔负责分析几十年来收集的数据,以确定这些信息是否可以预测细节,比如作物肥料的最佳配方。科学家们可以利用这些数据设计出更大的实验,获得越来越精确的结果。费舍尔认为,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。费舍尔相信,在某个时刻,科学家们不得不就此结束。
他认为合理的阈值是5%。如果我们假设无效假设为真,并且发现观察数据的几率小于5%,那么我们可以安全地拒绝它。在布里斯托尔的案例中,赔率远远低于费舍尔的阈值,仅为1.4%。
在很大程度上要感谢费舍尔,零假设已经成为科学发现的重要工具。从心理学到病毒学再到宇宙学,你可以在每一个科学分支中找到对无效假设的检验。科学家们跟随费舍尔使用了5%的阈值。
这让我们回到大脚怪。
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。
大脚怪的拥护者一再声称,专业科学家故意忽视令人信服的证据。事实上,问题在于倡导者们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”的毛发进行一项科学研究,其中包括创建一个无效假设,试图拒绝。
他们提出的无效假设是:据称来自大脚怪(或可恶的雪人或该生物的其他区域变种)的毛发不属于以前未知的灵长类动物,而是已知的哺乳动物。他们从30个不同的头发样本中提取DNA片段,并能够从每个样本中分离出相同的短片段DNA。然后,他们将这段DNA序列与许多活体哺乳动物的相应DNA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Sykes的学习并没有提供自己的惊喜。来自喜马拉雅山的两种头发样本匹配了一种从北极熊的40,000岁化石中提取的DNA序列。陌生人仍然,他们的DNA不是与生活北极熊的匹配。
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。
事实上,这些怀疑论者所做的是创造一个无效的假设。有一个简单的方法来反驳它。科学家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。
等等科学轮询,从一个零假设到另一个。
卡尔·齐默是纽约时报和12本书的作者,包括一个病毒星球。
本文最初发表于2014年8月的《虚无》杂志。