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科学实验数据和结论是如何得出的?

(2013-03-21 04:49:19) 下一个


 

 

先来看看科研人员是如何设计一个科学实验的。

 

明确与弄懂科学实验的目的是首要问题。然后,就是根据这个实验目的,找到符合要求和条件的一个或一组实验对象。

 

实验对象的具体数量也是实验结论可靠性的重要依据,而这个或这些实验对象的挑选是十分严格的。当然,实验对象也是根据实验目的的要求来选择或挑选的。有时候,是随机采样;有时候,是定时定点采样;有时候,是选取全部可以获取的样品;有时候,则是按照一定的排列、一定的公式计算,或者一定的生物指标进行采样。这样做的另一个目的,是为了更好地运用一些公式或理论,对实验数据进行处理。

 

实验方案的设计,是获得实验数据、得出实验结论、达到实验目的最为关键的内容。不同的实验方案,很可能会得出不同的实验数据,也可能得出几组不同但可以是相互补充的实验数据,也可能是得出进一步的、类似的实验数据。在设计实验方案的过程中,一般是沿用或者修改已经拥有的文献报道的实验方案。如果是自己创新的实验方案,需要获得足够的理论支持,或者在实验数据和实验结论上与过去的文献报道具有可比性,而不会让人觉得毫无根据。

 

此外,实验器材和仪器设备的挑选,也会对实验数据的获得以及可靠性产生较大影响。所谓“工欲善其事,必先利其器”。实验的环境因素和操作人员,也在考虑范围中。

 

再来看实验数据的处理。

 

一个实验方案完成之后,一般还要进行23次重复实验,有时候可能是2030次重复,或者更多,使得实验数据更加可靠。有时候,因为实验数据有问题,会修改或重新设计实验方案。对于实验数据的处理,有多种不同的方法,但也有一些最基本的原则,比如去除最大最小值、取平均值、取整数值、保留小数值、方差修正值、平均范围值、温度湿度影响值等等。还有一个原则,就是要采用最新的更新公式或定律,注意公式或定律的使用范围。

 

最后看看实验结论是如何得出的。

 

实验结论的得出,一般要有一个初步分析和一个最终结论。在初步分析阶段,需要对实验数据进行分类重组,找出实验数据中最能说明问题(即实验目的)的一组或几组。如果这样做还不够,就需要对实验数据进行再次分类重组,或者做一些补充实验,获得新的实验数据,再来进行分类重组,最后获得支持实验目的的结论性与逻辑性的科学描述。在最终结论阶段,需要对自己的科学描述,与前人的科学描述和/或文献,以及常识进行对比分析,以证明自己的实验结论要么是具有突破和创新,要么是支持或推翻了过去的结论。

 

在这个实验结论的决定过程中,选择什么样的理论或定律,与实验目的有相当大的关系。也就是说,选取不同的理论或定律,很可能会得出不同的结论。当然,也可能得出一致或类似的结论。理论或定律本身,就是一种人为的东西,而且具有相当多的条件限制。这种条件限制,与最初的实验对象的取舍、实验方案的设计以及实验数据的处理等等,是否具有一致或相同的条件限制,必须要有个交代,而实际上,很少有人去分析这个因素。比如,一个理论或定律是在室温(25度)下成立,但如果用在南北极零下,很可能就不合适。而最终的实验结论,就是一个问号了,即使实验方案完美无瑕、实验数据非常可靠、逻辑分析无懈可击。

 

由此可见,一个科学实验的结论,一般会存在主观性和客观性两个方面。主观性在于:挑选实验对象、设计实验方案、确定工作环境、处理实验数据、选择理论定律等等,这些都是人为的。客观性在于:实验对象是自然的、实验方案是严格的、科学仪器是精密的、实验数据是计算的等等,这些都是非人为的。

 

那么,我们为什么要相信科学实验的结论呢?答案似乎很简单:因为现代科学提升了我们的生活水平,让我们的身体更加健康,解决了我们目前对于这个世界的大多数认识问题,使得我们人类觉得自己不再是愚昧的动物。

 

另一方面,我们为什么不要相信科学实验的结论呢?实验结论到底存在哪些问题呢?

 

1,人为的因素太多。除了上述人为因素,科学实验还会受到研究经费、基金评委以及期刊编辑的影响,不是自己想发表某个结论就可以得到专家或编辑认可的。有时候,一些科学结论的发表,是为了自己升官升职,或者为了获取更多的研究经费,或者仅仅是为了推销公司的产品,或者应付基金评委或期刊编辑;

 

2,生物的个体差异与多样性总是存在的,只是某种不同的层面问题。不过,在科学实验过程中,一组实验对象一般被看成是一致的,这就是统计学。有时候,往往那些奇怪奇特独特的数据被完全忽略,而这样的数据很可能就是某种新的结论,这是“结论有偏差”的主要原因。有时候,实验结论会标注一个百分率的可靠性,而我们每个个体往往就处于这个可靠性之外;

 

3,现代科学,是基于过去几千年人类知识的积累,这并没有什么太大的错误。问题是这样会束缚了我们的思维,所谓“人云亦云”。创新,才是科学发展的出路。但越是创新,越不会很快被他人接受。所以,大多数科学实验的结论,往往不会出乎人们的意料。所谓的“填补国内空白”,只是一种忽悠;

 

4,科学是一种宗教。因为科学给我们带来了巨大的社会效应和经济效应,也带来了生产力,使得人们越来越崇拜科学。这个本身就是一种极端,所谓“物极必反”。

 

实际上,我们目前的人类才刚刚开始摆脱愚昧。人类有几十万年的历史,而现代科学,充其量也不过几千年而已,甚至一些专家说只有几百年。我们人类完全没有必要把科学神秘化和神圣化,也就是说,现代科学并不十分完善,科学结论也存在“不确定性”的问题,其中有很多只是接近科学的结论,并不是全部的、自然的真相或事实,需要不断更新、不断研究。没有最好,只有更好。

 

对于大多数平民百姓来讲,明白“科学结论的不确定性问题”这一点,我们才能更加有信心地面对各种科学实验数据和结论,并找到适合自己的那些结论,来运用到自己的生活中,解决我们的生活问题。

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