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科學實驗數據和結論是如何得出的?

作者:kylelong  於 2013-3-21 19:47 發表於 最熱鬧的華人社交網路--貝殼村

作者分類:科普知識|通用分類:文史雜談|已有3評論



 

先來看看科研人員是如何設計一個科學實驗的。

 

明確與弄懂科學實驗的目的是首要問題。然後,就是根據這個實驗目的,找到符合要求和條件的一個或一組實驗對象。

 

實驗對象的具體數量也是實驗結論可靠性的重要依據,而這個或這些實驗對象的挑選是十分嚴格的。當然,實驗對象也是根據實驗目的的要求來選擇或挑選的。有時候,是隨機採樣;有時候,是定時定點採樣;有時候,是選取全部可以獲取的樣品;有時候,則是按照一定的排列、一定的公式計算,或者一定的生物指標進行採樣。這樣做的另一個目的,是為了更好地運用一些公式或理論,對實驗數據進行處理。

 

實驗方案的設計,是獲得實驗數據、得出實驗結論、達到實驗目的最為關鍵的內容。不同的實驗方案,很可能會得出不同的實驗數據,也可能得出幾組不同但可以是相互補充的實驗數據,也可能是得出進一步的、類似的實驗數據。在設計實驗方案的過程中,一般是沿用或者修改已經擁有的文獻報道的實驗方案。如果是自己創新的實驗方案,需要獲得足夠的理論支持,或者在實驗數據和實驗結論上與過去的文獻報道具有可比性,而不會讓人覺得毫無根據。

 

此外,實驗器材和儀器設備的挑選,也會對實驗數據的獲得以及可靠性產生較大影響。所謂「工欲善其事,必先利其器」。實驗的環境因素和操作人員,也在考慮範圍中。

 

再來看實驗數據的處理。

 

一個實驗方案完成之後,一般還要進行23次重複實驗,有時候可能是2030次重複,或者更多,使得實驗數據更加可靠。有時候,因為實驗數據有問題,會修改或重新設計實驗方案。對於實驗數據的處理,有多種不同的方法,但也有一些最基本的原則,比如去除最大最小值、取平均值、取整數值、保留小數值、方差修正值、平均範圍值、溫度濕度影響值等等。還有一個原則,就是要採用最新的更新公式或定律,注意公式或定律的使用範圍。

 

最後看看實驗結論是如何得出的。

 

實驗結論的得出,一般要有一個初步分析和一個最終結論。在初步分析階段,需要對實驗數據進行分類重組,找出實驗數據中最能說明問題(即實驗目的)的一組或幾組。如果這樣做還不夠,就需要對實驗數據進行再次分類重組,或者做一些補充實驗,獲得新的實驗數據,再來進行分類重組,最後獲得支持實驗目的的結論性與邏輯性的科學描述。在最終結論階段,需要對自己的科學描述,與前人的科學描述和/或文獻,以及常識進行對比分析,以證明自己的實驗結論要麼是具有突破和創新,要麼是支持或推翻了過去的結論。

 

在這個實驗結論的決定過程中,選擇什麼樣的理論或定律,與實驗目的有相當大的關係。也就是說,選取不同的理論或定律,很可能會得出不同的結論。當然,也可能得出一致或類似的結論。理論或定律本身,就是一種人為的東西,而且具有相當多的條件限制。這種條件限制,與最初的實驗對象的取捨、實驗方案的設計以及實驗數據的處理等等,是否具有一致或相同的條件限制,必須要有個交代,而實際上,很少有人去分析這個因素。比如,一個理論或定律是在室溫(25度)下成立,但如果用在南北極零下,很可能就不合適。而最終的實驗結論,就是一個問號了,即使實驗方案完美無瑕、實驗數據非常可靠、邏輯分析無懈可擊。

 

由此可見,一個科學實驗的結論,一般會存在主觀性和客觀性兩個方面。主觀性在於:挑選實驗對象、設計實驗方案、確定工作環境、處理實驗數據、選擇理論定律等等,這些都是人為的。客觀性在於:實驗對象是自然的、實驗方案是嚴格的、科學儀器是精密的、實驗數據是計算的等等,這些都是非人為的。

 

那麼,我們為什麼要相信科學實驗的結論呢?答案似乎很簡單:因為現代科學提升了我們的生活水平,讓我們的身體更加健康,解決了我們目前對於這個世界的大多數認識問題,使得我們人類覺得自己不再是愚昧的動物。

 

另一方面,我們為什麼不要相信科學實驗的結論呢?實驗結論到底存在哪些問題呢?

 

1,人為的因素太多。除了上述人為因素,科學實驗還會受到研究經費、基金評委以及期刊編輯的影響,不是自己想發表某個結論就可以得到專家或編輯認可的。有時候,一些科學結論的發表,是為了自己陞官升職,或者為了獲取更多的研究經費,或者僅僅是為了推銷公司的產品,或者應付基金評委或期刊編輯;

 

2,生物的個體差異與多樣性總是存在的,只是某種不同的層面問題。不過,在科學實驗過程中,一組實驗對象一般被看成是一致的,這就是統計學。有時候,往往那些奇怪奇特獨特的數據被完全忽略,而這樣的數據很可能就是某種新的結論,這是「結論有偏差」的主要原因。有時候,實驗結論會標註一個百分率的可靠性,而我們每個個體往往就處於這個可靠性之外;

 

3,現代科學,是基於過去幾千年人類知識的積累,這並沒有什麼太大的錯誤。問題是這樣會束縛了我們的思維,所謂「人云亦云」。創新,才是科學發展的出路。但越是創新,越不會很快被他人接受。所以,大多數科學實驗的結論,往往不會出乎人們的意料。所謂的「填補國內空白」,只是一種忽悠;

 

4,科學是一種宗教。因為科學給我們帶來了巨大的社會效應和經濟效應,也帶來了生產力,使得人們越來越崇拜科學。這個本身就是一種極端,所謂「物極必反」。

 

實際上,我們目前的人類才剛剛開始擺脫愚昧。人類有幾十萬年的歷史,而現代科學,充其量也不過幾千年而已,甚至一些專家說只有幾百年。我們人類完全沒有必要把科學神秘化和神聖化,也就是說,現代科學並不十分完善,科學結論也存在「不確定性」的問題,其中有很多只是接近科學的結論,並不是全部的、自然的真相或事實,需要不斷更新、不斷研究。沒有最好,只有更好。

 

對於大多數平民百姓來講,明白「科學結論的不確定性問題」這一點,我們才能更加有信心地面對各種科學實驗數據和結論,並找到適合自己的那些結論,來運用到自己的生活中,解決我們的生活問題。



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發表評論 評論 (3 個評論)

回復 tsueict 2013-3-21 22:21
Agreeing. Design, statistics, data analyze and draw the subjective conclusion of the experiment - all are important.
回復 薩滿 2013-3-21 23:01
   好久不見,儘管手癢還是沒好意思扔磚頭砸你家玻璃,嘿嘿.問好了.
回復 kylelong 2013-3-22 07:55
薩滿:    好久不見,儘管手癢還是沒好意思扔磚頭砸你家玻璃,嘿嘿.問好了.
寬人人寬,三尺道路六尺寬。

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