科學研究的藝術

W.I.B.貝弗里奇 著

陳捷 譯

W.I.B.Beveridge

THE ART OF SCIENTIFIC INVESTIGATION

William Heinemann Ltd. London, 1961

威廉•伊恩•比爾德莫爾（William Ian Beardmore，WIB）貝弗里奇是澳大利亞動物病理學家，也是劍橋大學動物病理學研究所所長。他於1908年4月23日出生在澳大利亞新南威爾士州朱尼市，並於2006年8月14日去世。他是1957年的《科學研究的藝術》和1977年的《上一次大瘟疫》的作者

第二章 實驗

實驗有兩個目的，彼此往往互不相干：觀察迄今未知或未加釋明的新事實；以及判斷為某一理論提出的假說是否符合大量可觀察到的事實。 ——睿內・杜博斯（杜博斯（René Jules Dubos 1901一1982），法國血統的美國微生物學家和病理學家。―譯者）

給人錯誤印象的實驗

有關在研究工作中運用推理、假說和觀察可能出現的危險將在本書適當章節加以討論。為了防止對實驗過分信賴的任何傾向，這里也應提醒讀者：實驗有時也會給人以十分錯誤的印象。出現差錯的最常見原因是技術上的錯誤。實驗人員必須對自己使用的技術規程極端熟練，否則就不能信賴實驗的結果。即使是出自專家之手的技術方法，也要經常對照已知的“肯定”、“否定”樣本來進行檢驗。除了技術上的疏忽外，還有更難以捉摸的原因使一些實驗“出毛病”。

亨特(John Hunter)（亨特（(1728一1793),蘇格蘭解剖學家、外科醫生。—譯者）故意讓自己傳染上淋病，以觀察淋病是否是一種同梅毒有顯著區別的疾病。但不幸他用以接種的物質同時含有梅毒菌，結果，兩種疾病他都傳染上了。從而長時間內形成了一種錯誤的概念：二者都是同一種疾病的表象。尼達姆（Needham）用肉湯罐所作的實驗使他自己和別人都相信自然發生是可能的。當時，還沒有足夠的知識來證明這種謬誤究竟是由偶然的污染，還是由於加熱不足未能保證完全消毒而造成。近幾年，我們見到一次顯然是成功的實驗，證明了棒麴黴素對於普通感冒有治療價值。統計學上的要求得到了滿足。但是，迄今為止從未有人證明得益於棒麴黴素，而第一次的實驗何以獲得成功至今仍是個謎。

當我看到防止羊群發作肉蠅病的所謂米爾斯手術時，我認識到它的重要性。米爾斯的發現所具有的極大的潛力大大地激發了我的想象力。我進行了一次數量達幾千頭羊的實驗，而且，不等結果出來，就勸說研究肉蠅問題的同事們也在別的地方進行實驗。大約一年以後得到結果，手術對我所試驗的羊群完全無效。其他人的試驗，以及所有以後進行的試驗都證明這種手術對羊群具有極有價值的保護性。至於我的實驗為何失敗則找不出令人滿意的解釋。所幸的是：我當初對自己的判斷很有信心，所以勸說同事們也在國內其它地方進行試驗。因為，我當時假如更謹懊一些，假如等到結果出來再說，就有可能把這種手術的採用推遲許多年。

美國進行的幾次大規模實驗證明：免疫措施大大降低了1943年以及1945年流行性感冒的發病率。但在1947年，同樣類型的疫苗卻失敗了。後來發現，這次失敗是由於1947年的流感病毒菌株不同於前幾年流行的那種，也即用來製造疫苗的那種病毒菌株。

世界上不同地區的科學家，使用近似的生物體卻得出相反的結果，這決不是罕見的現象。這種現象有時可追溯到意想不到的因素，例如，實驗豚鼠對白喉毒素有極為不同的反應，就可追溯到豚鼠飼料的不同。有時，儘管進行了充分的調查研究，仍然無法找出差異的原因。在美國伊頓（Monroe Eaton）博士的實驗室里能使流行性感冒病毒在老鼠中蔓延，而在英國安德魯斯(C.H.Andrewes)博士的實驗室里就做不到，即使他使用了同樣品種的老鼠和同樣病毒菌株、同樣的籠子以及完全相似的方法。

我們必須記住：嚴格地說，實驗結果有效，僅僅是對於實驗進行時所在的條件而言，在生物學上尤其如此。在必然受到限制的條件下，所得到的實驗結果究竟有多大的實用范圍，關於這一點，在作結論的時侯必須十分小心謹慎。

達爾文有一次半認真地說：“大自然是一有機會就要說謊的。”班克羅夫特(Wi1dr Dwight Bancraft)（班克羅夫特（1867-1953)，美國化學家。―譯者）指出：所有的科學家由切身經歷都知道，使實驗得出正確的結果常常是多麼困難，即使在知道該怎麼做的時候也是如此。因此他說，對於旨在得到資料的實驗，不應過分信任。

上面援引的例予都是一些所得結果實際上是“錯誤”的，或是給人以錯誤印象的實驗。幸好，這都是個別的例予。然而，更常見的是由於不知道確切的、必要的條件，致使實驗不能證明什麼問題。例如法拉第早期試圖以磁鐵獲得電流的實驗就一再失敗。這樣的實驗表明，如眾所周知，證明否定命題是非常困難的。而且，對於從這樣的實驗中得出明確結論的愚蠢做法，科學家們往往是能識別的。據說，有些研究機構故意銷毀“否定實驗”的記錄；此外，不予發表那些未能證實所要檢驗的假說的研究結果，是一種很可取的做法。

提要

大多數生物實驗的基礎是對照實驗。進行對照實驗時，以隨意抽取樣品的方式將個體編人組群，這些組群除去需要進行研究處理的那個因素，其它各方面都應相同，並應考慮到生物體固有的變異性。先進行整體試驗，後進行分部試驗；並按步驟排除各種可能性，這是兩項有用的原則。在進行實驗時，密切注視細節，作出詳細的筆記以及客觀解釋實驗結果，都是很重要的。

生物統計學不僅用於實驗結果的解釋，而且用於實驗的部署。生物統計學的一個基本概念是：有一個無限大的假想群體，實驗組群或數據是從中隨意抽取的樣品。應通過對變異性的沽計，並在評定實驗結果時將其考慮在內，來克服由於生物體固有的變異性所造成的困難。

如同研究工作所使用的其它手段一樣，實驗並不是萬無一失的。不能從實驗上論證一種假設並不等於證明這種假設是不正確的。