科学结论为何需要重复验证

张田勘

科学结论的真实性需要通过重复研究来证实，然而，由于不能重复验证，很多科学结论受到质疑。最近，生态学领域的一项新研究使人们对于科学结论的真实性产生了更多疑虑。

在这项研究中，澳大利亚墨尔本大学的汉娜·弗雷泽及其研究团队引入了“分析师方法”，将相同的数据和研究问题提供给246名生物学家，然后让他们分析数据，并得出结论。弗雷泽团队为生物学家们提供了两个数据集（一个关于鸟类，一个关于植物）和附带的研究问题—蓝山雀雏鸟的生长受兄弟姐妹竞争影响的程度以及草皮覆盖对桉树幼苗数量的影响。大多数研究人员发现，兄弟姐妹之间的竞争对雏鸟的生长有负面影响，对于这种影响的大小，他们得出的结论存在很大的分歧。对于草皮覆盖对桉树幼苗数量的影响，生物学家的结论存在更大差异：一些研究者通过研究分析认为，草皮覆盖使桉树幼苗的数量大大减少了；另一些研究者得出相反结论，认为草皮覆盖使桉树幼苗的数量增加了。

该研究首次全面展示了生态学中科学结论的巨大变异性，这种变异性是由科学家不同的分析方法导致的—246名生物学家对同样的生态数据进行分析，结果却大相径庭。这项研究再次提醒我们，单一的科学结论并不一定真实可信。然而，在科技高度发达的现代社会，人们倾向于将一篇论文的结论视为确定性的结论，这可能误导科学决策，并对生产、生活产生负面作用。

2011年，美国弗吉尼亚大學的心理学教授布莱恩·诺赛克邀请全球250多名科学家，对2008年发表在3家顶级心理学期刊上的100项心理学研究进行重复验证，结果仅有39项研究结论可以再现，61项研究结论无法重现，不可重复率达到61%。之后，诺赛克及其研究团队又再次组织了由多位国家机构的研究人员参与的一次重复性研究，对2010—2015年发表在知名学术期刊《自然》和《科学》上的21篇心理学论文的结论进行重复性研究，结果是38%的研究结论不可重复。另一项研究表明，今天在全球一流的学术期刊《细胞》《自然》《美国科学院院刊》《科学》上发表的论文的结论至少有一半不可重复。

那么，该如何进行科学研究结论的可重复验证，并得出相对真实可靠的结论呢？30多年前，天文学家卡尔·萨根的一次从太空观测地球以证明地球上有生命的实验，或许值得参考。

萨根是以零结论的态度和方式来验证已得到认可的科学结论。地球上有生命，这是地球人都知道的，除了人类，这里还有大量的动植物、微生物。然而，明知一个确切结论也要进行重复验证，这就是对地球上有无生命持零结论的态度。在一些人看来，这种论证方式纯属画蛇添足，但是，萨根的支持者认为，这种方式除了可以重复验证已有的科学结论—地球上有生命，还能用于验证其他星球上有无生命。

萨根不仅是美国著名天文学家、天体物理学家、宇宙学家，也是一位科幻小说家及科普作家，还是行星学会的创立者。为了证明地球上存在生命，他设计了一种前人从未尝试过的证明方式。1993年初，萨根将一份手稿送到了《自然》杂志的办公室，希望发表“从太空探测地球上是否存在生命”的证据。1993年10月21日，《自然》杂志发表了这项题为“从伽利略号航天器探索地球生命”的研究报告。这项研究的结论“强烈暗示”地球确实存在生命。

1989年， 美国国家航空航天局（NASA）的伽利略号航天器发射升空，执行环绕木星的任务，预计于1995年抵达目的地。得知这一消息后，萨根萌生了一个想法，如果将伽利略号上的仪器对准地球进行观测，可能会找到地球上有生命的明确证据。随后，他和同事一起设计了一个方案，并说服NASA按照他们的方案进行操作和观察。

因为伽利略号在前往木星的路途中需要绕过地球和金星，以便从这两个行星的引力中获得助推，所以它将在距离地球最近的960千米的地方经过，该地位于加勒比海上方，而且航天器中的仪器可以获得地球上有无生命的信息。果然，科研人员从航天器的光谱仪中发现了一些证据，包括氧气、水蒸气、冰和雪、二氧化碳、甲烷和其他温室气体。此外，伽利略号的成像系统还发现了云层、海洋、海岸线和岩石表层。当时的成像技术并不能检测到实际的生命形式，如人和动物，但是成像系统和光谱仪等仪器能够发现电磁信号，其振幅以脉冲的形式变化。这些电磁信号在当时被广泛用于无线电通信和电视广播，而且这被视为一种已知不会自然发生的光电类型。太空中的伽利略号通过科学探测发现的这些信号提示，只有地球上的智能生命才能创造这样的技术，因此这也是生命存在的可靠证据。

萨根的研究方法与人们用肉眼观察到地球上的生命不同，是利用探索外星生命的方法来验证地球有无生命。虽然这项来自太空的研究发现的证据比较少且直观性差，但比较可靠，而且是从此前从未尝试的角度来探测地球上是否存在生命，所以意义非凡。

20世纪90年代初以来，天文学家发现的围绕系外恒星运行的行星已经超过5500颗。科学家们利用萨根设计的探测方法发现，一些星球上拥有蕴育生命的环境和条件，如氧气、水蒸气、冰、甲烷等。通过萨根设计的探测方法，一些科学家甚至推测出一些星球上可能存在生命，但是这些生命未必是智能生命。2021年，NASA的詹姆斯·韦布太空望远镜发射升空。这架太空望远镜非常适合研究系外行星的大气层，未来将会获得更多的新数据和新发现，以证明地外星球是否存在生命。

以零结论来重复验证科学结论的重要性体现为，不仅要验证无法确定的新的科学结论，还要验证我们认为自己已经确认的“常识”。对于新的科学结论和已经遭受质疑的结论，就更需要重复研究来进行验证。在追求科学真相的路上，新发现固然令人欣喜，重复验证同样不可或缺。

【责任编辑】张小萌