科学研究的艺术

W.I.B.贝弗里奇 著

陈捷 译

W.I.B.Beveridge

THE ART OF SCIENTIFIC INVESTIGATION

William Heinemann Ltd. London, 1961

威廉•伊恩•比尔德莫尔（William Ian Beardmore，WIB）贝弗里奇是澳大利亚动物病理学家，也是剑桥大学动物病理学研究所所长。他于1908年4月23日出生在澳大利亚新南威尔士州朱尼市，并于2006年8月14日去世。他是1957年的《科学研究的艺术》和1977年的《上一次大瘟疫》的作者

第二章 实验

实验有两个目的，彼此往往互不相干：观察迄今未知或未加释明的新事实；以及判断为某一理论提出的假说是否符合大量可观察到的事实。 ——睿内・杜博斯（杜博斯（René Jules Dubos 1901一1982），法国血统的美国微生物学家和病理学家。―译者）

给人错误印象的实验

有关在研究工作中运用推理、假说和观察可能出现的危险将在本书适当章节加以讨论。为了防止对实验过分信赖的任何倾向，这里也应提醒读者：实验有时也会给人以十分错误的印象。出现差错的最常见原因是技术上的错误。实验人员必须对自己使用的技术规程极端熟练，否则就不能信赖实验的结果。即使是出自专家之手的技术方法，也要经常对照已知的“肯定”、“否定”样本来进行检验。除了技术上的疏忽外，还有更难以捉摸的原因使一些实验“出毛病”。

亨特(John Hunter)（亨特（(1728一1793),苏格兰解剖学家、外科医生。—译者）故意让自己传染上淋病，以观察淋病是否是一种同梅毒有显著区别的疾病。但不幸他用以接种的物质同时含有梅毒菌，结果，两种疾病他都传染上了。从而长时间内形成了一种错误的概念：二者都是同一种疾病的表象。尼达姆（Needham）用肉汤罐所作的实验使他自己和别人都相信自然发生是可能的。当时，还没有足够的知识来证明这种谬误究竟是由偶然的污染，还是由于加热不足未能保证完全消毒而造成。近几年，我们见到一次显然是成功的实验，证明了棒曲霉素对于普通感冒有治疗价值。统计学上的要求得到了满足。但是，迄今为止从未有人证明得益于棒曲霉素，而第一次的实验何以获得成功至今仍是个谜。

当我看到防止羊群发作肉蝇病的所谓米尔斯手术时，我认识到它的重要性。米尔斯的发现所具有的极大的潜力大大地激发了我的想象力。我进行了一次数量达几千头羊的实验，而且，不等结果出来，就劝说研究肉蝇问题的同事们也在别的地方进行实验。大约一年以後得到结果，手术对我所试验的羊群完全无效。其他人的试验，以及所有以後进行的试验都证明这种手术对羊群具有极有价值的保护性。至于我的实验为何失败则找不出令人满意的解释。所幸的是：我当初对自己的判断很有信心，所以劝说同事们也在国内其它地方进行试验。因为，我当时假如更谨懊一些，假如等到结果出来再说，就有可能把这种手术的采用推迟许多年。

美国进行的几次大规模实验证明：免疫措施大大降低了1943年以及1945年流行性感冒的发病率。但在1947年，同样类型的疫苗却失败了。後来发现，这次失败是由于1947年的流感病毒菌株不同于前几年流行的那种，也即用来制造疫苗的那种病毒菌株。

世界上不同地区的科学家，使用近似的生物体却得出相反的结果，这决不是罕见的现象。这种现象有时可追溯到意想不到的因素，例如，实验豚鼠对白喉毒素有极为不同的反应，就可追溯到豚鼠饲料的不同。有时，尽管进行了充分的调查研究，仍然无法找出差异的原因。在美国伊顿（Monroe Eaton）博士的实验室里能使流行性感冒病毒在老鼠中蔓延，而在英国安德鲁斯(C.H.Andrewes)博士的实验室里就做不到，即使他使用了同样品种的老鼠和同样病毒菌株、同样的笼子以及完全相似的方法。

我们必须记住：严格地说，实验结果有效，仅仅是对于实验进行时所在的条件而言，在生物学上尤其如此。在必然受到限制的条件下，所得到的实验结果究竟有多大的实用范围，关于这一点，在作结论的时侯必须十分小心谨慎。

达尔文有一次半认真地说：“大自然是一有机会就要说谎的。”班克罗夫特(Wi1dr Dwight Bancraft)（班克罗夫特（1867-1953)，美国化学家。―译者）指出：所有的科学家由切身经历都知道，使实验得出正确的结果常常是多么困难，即使在知道该怎么做的时候也是如此。因此他说，对于旨在得到资料的实验，不应过分信任。

上面援引的例予都是一些所得结果实际上是“错误”的，或是给人以错误印象的实验。幸好，这都是个别的例予。然而，更常见的是由于不知道确切的、必要的条件，致使实验不能证明什么问题。例如法拉第早期试图以磁铁获得电流的实验就一再失败。这样的实验表明，如众所周知，证明否定命题是非常困难的。而且，对于从这样的实验中得出明确结论的愚蠢做法，科学家们往往是能识别的。据说，有些研究机构故意销毁“否定实验”的记录；此外，不予发表那些未能证实所要检验的假说的研究结果，是一种很可取的做法。

提要

大多数生物实验的基础是对照实验。进行对照实验时，以随意抽取样品的方式将个体编人组群，这些组群除去需要进行研究处理的那个因素，其它各方面都应相同，并应考虑到生物体固有的变异性。先进行整体试验，後进行分部试验；并按步骤排除各种可能性，这是两项有用的原则。在进行实验时，密切注视细节，作出详细的笔记以及客观解释实验结果，都是很重要的。

生物统计学不仅用于实验结果的解释，而且用于实验的部署。生物统计学的一个基本概念是：有一个无限大的假想群体，实验组群或数据是从中随意抽取的样品。应通过对变异性的沽计，并在评定实验结果时将其考虑在内，来克服由于生物体固有的变异性所造成的困难。

如同研究工作所使用的其它手段一样，实验并不是万无一失的。不能从实验上论证一种假设并不等于证明这种假设是不正确的。