这篇文章主要是想给大家推荐一篇新出的论文（文献preprint链接）。这篇论文的一作虽然是心理学家Dr. Richard Morey，但是论文从科学这个大角度上阐述和讨论了null hypothesis，零假设的接受，或者拒绝，或者质疑，和科学越发成熟的关系。只要你是做科研并且接触到frequentist statistics，希望这篇文献和我的转述能给你关科学和统计的思考。
接下来我不会翻译整篇论文，但是我会选取有力据的段落做简洁转述。
库恩式范式和 Normal Science（常规科学）
在《科学改革的架构》一书中，库恩描述了任何科学进展和改变的规律。
pre-paradigm，前范式
一开始我们并没有统一的理论或者模型，于是理论的发展只能靠零零星星的观察到的效应（effects）。理论说是理论，其实更加像是效应的普通陈述而已（当X，Y发生了）。我们没有办法透过现象看本质。
Normal science, 常规科学
渐渐的，我们意识到盲人摸象的限制和不足，发现了一个统一的现象或者物体（例如时空/space-time，或者基因/genes），它不仅是一个新范式的核心，也是我们可以预测未来（generate predictions）的理论核心，领导着这个领域一段时间的研究方向。
在常规科学设定中，我们可以有相互抗衡竞争的模型或理论，它们都想去解释同一系列的数据，它们也都可以预测未来的数据。当一个模型预测的数据和实际观察的数据不吻合的时候，我们可以心安理得地接受零假设，也就是说这个模型不靠谱，而自然而然地接受另外一个模型。又或者，我们只有一个主流模型理论，它可以解释绝大部分的数据和现象。在这种情况下，即使数据告诉我们去接受零假设，我们心里也是拒绝的。如果我们真的否认了这个模型，常规科学人设将会崩塌。
接下来文献作者们描述了三个科学界的例子。
Michelson, Morley, 和发光的以太
实验详细可以参见这里。
简单来说就是很久很久之前，物理学家们对于光现象本质有两种对立的学说，微粒说和波动说。微粒说认为，光线是微粒流，它遵循力学规律以一定的速度在真空或介质中运动。而波动说认为，光是存在于宇宙中的类似于弹性介质的以太机械振动波。后来十九世纪初期，由于光干涉的现象，以太学说占据了主导。
于是迈克耳孙和莫雷就很想验证"发光的以太"的存在。他们前前后后做了无数次实验，但是都是还没有发现"以太"。
在这里例子当中，虽然不断的被迫接受零假设，但是由于他们有高度敏感的实验，参数化的操作，低于理论预测的结果，和一个可行的另外的理论（微粒说），他们的"无效应"对于物理学的进展贡献巨大。
孟德尔和费舍
孟德尔的杂交豌豆相信大家都熟悉啦。
大家不熟悉的是，在孟德尔豌豆的数据为人认可的时候，费舍认为，这数据也太好看了！好看得不得不令人质疑。对其原理和数学推算感兴趣的同学，文献里面有详细过程。
但是，为什么费舍的质疑并不为人所知呢？
对此，大家的观点和态度都是mixed的，不清晰的。当然了，我们现在毫无疑问知道孟德尔杂交定律是铁铁的科学事实，但是在当时，没有人知道。而我们也无法穿越到过去质问孟德尔他的数据。于是，作者的结论是，我们对于结果的理解和解释，需要建立在具体的科学理论情景中。也许大家不去质疑费舍的理论是因为，这个理论太对了。
无法相信的零假设：LIGO和引力波
激光干涉引力波天文台（LIGO）是探测引力波的一个大规模物理实验和天文观测台。
2015年引力波的发现无疑是惊天动地的，但是在此之前，自从2002年第一次尝试开始，引力波就没有被探测过。LIGO团队认为实验本身是noisy的，拒绝接受零假设，于是接下来近乎十年，6次的探测，仍然都只是"接受零假设"的证据。LIGO团队逐渐变成"LIGO团队2.0"，因为他们不断在提高仪器的敏感性。每失败一次，就用更敏感的零件和仪器。终于在2016年正式发行的文献中，提供了引力波的证据。
为什么就是不接受零假设呢？
Morey总结道，希望在转角，LIGO团队一直在提高机器的敏感性，确确实实有可能下一次引力波就会被探测到了。其次，在实验一开始，LIGO团队就意识到机器也许不够敏感，与此同时，爱因斯坦根据广义相对论的预言，也确确实实预测了引力波的存在。他们无法忽视这个理论的预测。最重要的是，爱因斯坦的广义相对论在过去的一个世纪里经受了无数的考验。 理论上没有其他对手理论可以在引力波不存在的情况下取代它。将物理学领域陷入危机并不容易。他们无法以牺牲这种成熟的理论为代价去崩塌normal science的人设。
总的来说（翻译摘要）：科学理论用简化了的假设来解释现象：例如，光速不取决于广德移动方向，或者豌豆植物的高度取决于其从父母中获得的少数量的等位基因。用统计证据可以支持的这写简化了的假设，而且统计证据的能力对于科学进步至关重要，尽管有时候我们不得不"接受"零假设。作者回顾了两个用统计证据来接受简化假设（拒绝有发光以太和遗传理论）的历史例子，和一个尽管零假设不断"被接受"但是也不接受的引力波的重复失败发现，认为科学家们可以从中吸取教训。科学家们需要强调具体的科学情景在接受零假设中的作用：（统计证据只是统计证据）接受零假设从来都不纯粹有关统计。
Sharon
来源：知乎 www.zhihu.com
作者：知乎用户（登录查看详情）
【知乎日报】千万用户的选择，做朋友圈里的新鲜事分享大牛。 点击下载
没有评论:
发表评论