janvier 29, 2022

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Pourquoi découvrir « rien » en science peut être si important

En science, comme dans la vie, nous aimons tous célébrer la grande nouvelle.

Nous avons confirmé la présence de trous noirs avec les ondulations qu’ils créent dans l’espace-temps. nous photographié L’ombre du trou noir. Nous avons trouvé comment modifier l’ADN. Nous avons trouvé le boson de Higgs !

Ce que nous n’entendons généralement pas, ce sont des années de travail acharné et minutieux qui donnent des résultats peu concluants, et qui semblent ne fournir aucune idée des questions que se posent les scientifiques – l’application progressive de contraintes qui nous rapproche de plus en plus de la recherche de réponses et de découvertes.

Cependant, sans un manque de découverte – ce que nous appelons un résultat nul – les progrès de la science sont souvent ralentis et entravés. Des résultats vides nous poussent en avant. Ils nous empêchent de répéter les mêmes erreurs, et ils sont la direction des futures études.

En fait, nous pouvons apprendre beaucoup de rien.

Cependant, souvent, les résultats nuls n’atteignent pas les publications scientifiques. Cela peut non seulement générer des lacunes importantes dans la manière dont la science est effectuée, mais indique également des problèmes potentiellement plus importants dans les publications scientifiques actuelles.

« Nous savons que le fait de ne pas publier de résultats nuls a un fort effet de distorsion », a déclaré à ScienceAlert le psychologue Marcus Monavo de l’Université de Bristol.

« La solution au problème n’est pas simple, car il est très facile de créer un résultat nul en faisant une mauvaise expérience. Si nous voulons inonder la littérature de plus de résultats nuls en créant des études de mauvaise qualité, cela n’aidera pas nécessairement le problème central, qui est en fin de compte d’obtenir les bonnes réponses à des questions importantes.

connaître le problème

L’hypothèse nulle définit les paramètres sous lesquels les résultats de l’étude sont indiscernables du bruit de fond. onde de gravité L’interférométrie est un exemple net et élégant : les signaux des ondes gravitationnelles sont très faibles, et il existe de nombreux sources de bruit Peut affecter les capteurs LIGO. Une découverte confirmée ne peut être faite qu’après que ces sources ont été catégoriquement exclues.

Si ces sources ne peuvent pas être exclues, cela s’appelle un résultat nul. Cela ne signifie pas que les ondes gravitationnelles n’ont pas été détectées ; Cela signifie simplement que nous ne pouvons pas déterminer avec certitude que nous avons effectué la détection.

Image aérienne de l’interféromètre Virgo, qui détecte les ondes gravitationnelles. (Coopération Vierge / CCO 1.0)

Cela peut être très utile, et dans certains domaines – tels que la cosmologie et l’astronomie des ondes gravitationnelles – la publication des résultats nuls aide les scientifiques à affiner les paramètres des futures expériences.

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Dans d’autres domaines, où les résultats peuvent être plus qualitatifs que quantitatifs, les résultats nuls ont moins de valeur.

« Une partie du problème avec beaucoup de sciences comportementales et médicales est que nous ne pouvons pas faire de prédictions quantitatives », a expliqué Manafi.

« Par conséquent, nous recherchons uniquement la preuve d’un effet ou d’une association, quelle que soit sa taille, ce qui conduit à ce problème lorsque, si nous ne parvenons pas à trouver la preuve d’un effet, nous ne fixons aucun critère pour savoir si un effet de cette taille est significatif. Ou pas – biologiquement, théoriquement, cliniquement. Nous ne pouvons rien faire avec. « 

Rien d’inhabituel

Lorsqu’il est utilisé correctement, un résultat nul peut conduire à des résultats inhabituels.

L’un des exemples les plus connus est . L’expérience de Michelson MorleyMené par les physiciens Albert A. Michelson et Edward W. Morley en 1887. Le couple tentait de découvrir la vitesse de notre planète par rapport à « l’éther lumineux » – le milieu à travers lequel on pensait que la lumière voyageait, tout comme les ondes traversent l’eau.

Au fur et à mesure que la Terre se déplace dans l’espace, ils ont émis l’hypothèse que les ondes lumineuses entrantes se propagent à travers un océan d’éther fixe à l’échelle cosmique, devraient se déplacer à une vitesse légèrement différente de celle des ondes s’étendant à angle droit. Leurs expériences étaient ingénieuses et ardues, mais bien sûr ils n’ont rien découvert de la sorte. Le résultat zéro montrait que la vitesse de la lumière était constante dans tous les cadres de référence, ce qu’Einstein continuerait à expliquer à travers sa théorie de la relativité restreinte.

Antefomètre MichelsonL’interféromètre de Michelson 1881, conçu pour détecter l’éther. (Albert Abraham Michelson, domaine public)

Dans d’autres cas, les résultats nuls peuvent nous aider à concevoir de futurs appareils et expériences. La collision de trous noirs via des ondes gravitationnelles a été découverte après des années de découvertes nulles qui ont permis d’améliorer la conception de l’interféromètre à ondes gravitationnelles. Au CERN, les physiciens n’ont pas encore découvert de matière noire Signal dans les expériences de collision de particules, ce qui a permis de fixer des limites à ce qui pourrait être.

« Les expériences à blanc ne sont qu’une partie de la gamme complète d’observations », a déclaré à ScienceAlert l’astrophysicien George Smoot III de l’Université de Californie à Berkeley. « Parfois, vous voyez quelque chose de nouveau et d’étonnant et parfois vous voyez quelque chose qui ne l’est pas. »

En ce qui concerne les nombres durs, les résultats nuls sont souvent plus faciles à interpréter. Dans d’autres domaines, il peut y avoir peu d’incitations à publier.

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Les implications de ne pas être découverte ne sont pas toujours claires, et les études qui font une découverte importante reçoivent plus d’attention, plus de financement et sont plus susceptibles d’être citées. Essais cliniques avec des résultats positifs Susceptible d’être publié de ceux qui ont Résultats négatifs ou nuls. Lorsqu’il s’agit de décider qui recevra une bourse de recherche, ces éléments sont importants.

Les scientifiques sont également des personnes très occupées, avec de nombreuses pistes d’investigation potentielles à poursuivre. Pourquoi courir après l’hypothèse nulle alors que vous pourriez utiliser votre temps pour faire des recherches qui sont plus susceptibles d’être vues et qui mènent à plus d’opportunités de recherche ?

Publié ou révoqué

En plus de laisser un contexte important qui peut nous aider à apprendre quelque chose de nouveau sur notre monde, ne pas publier des résultats vides peut également conduire à l’inefficacité – et pire, cela peut décourager les jeunes scientifiques de poursuivre une carrière, car ils trouvent des avantages de première main. En tant que jeune doctorant, il a entrepris de répéter une expérience qui a trouvé un certain effet et a estimé que ses résultats seraient naturellement les mêmes.

« Et cela n’a pas fonctionné. Je n’ai pas trouvé cet effet dans mon expérience. Donc, en tant que chercheur en début de carrière, vous pensez, eh bien, j’ai dû faire une erreur, je n’ai probablement pas eu de mal avec ça , » il a dit.

« J’ai eu la chance de rencontrer un universitaire chevronné qui a dit : « Oh, oui, personne ne peut reproduire cette découverte. » Si vous êtes sur le terrain depuis assez longtemps, vous pouvez en apprendre davantage sur ces choses à travers des conversations lors de conférences, votre propres expériences, et ainsi de suite. Mais vous devez rester sur le terrain assez longtemps pour le découvrir. Si vous n’êtes pas assez chanceux pour que cette personne vous dise que ce n’est pas de votre faute, c’est juste le fait que le résultat lui-même est assez instable , vous pourriez finir par quitter le terrain. »

L’édition académique est également aux prises avec ce problème. En 2002 un projet unique – la Journal des résultats négatifs en biomédecine – Encourager la publication de résultats qui pourraient ne pas voir le jour. Il a fermé en 2017, affirmant qu’il avait réussi sa mission, car plusieurs autres revues ont suivi l’exemple en publiant davantage d’articles avec des résultats négatifs ou nuls.

Cependant, encourager les scientifiques à mettre en lumière leurs conclusions négatives peut parfois être presque inutile. D’un autre côté, il existe un potentiel pour une abondance d’études mal conçues, mal conçues et mal menées. Mais l’inverse est également possible.

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En 2014, Journal des affaires et de la psychologie Publiez un nombre spécial de résultats zéro, et Reçu étonnamment peu de commandes. Les éditeurs ont conclu que cela peut être dû au fait que les scientifiques eux-mêmes sont conditionnés à croire que les résultats nuls ne valent rien. En 2019, le Berlin Institute of Health a annoncé une prime pour les études de réplication, Accueillir ouvertement les résultats videsCependant, il n’a reçu que 22 candidatures.

Ces attitudes peuvent changer. Nous avons vu que cela peut arriver. Smoot, par exemple, a tiré beaucoup d’informations de découvertes vides.

Nébuleuse du CrabeLa nébuleuse du Crabe, une source connue de rayons cosmiques. (NASA, Agence spatiale européenne, J. Hester et A. lol / Université d’État de l’Arizona)

« À la recherche de Antimatière Dans les rayons cosmiques – c’était une expérience vierge et cela m’a convaincu qu’il n’y a pas une énorme quantité d’antimatière dans notre galaxie et probablement à une échelle beaucoup plus grande, même s’il y a une grande cohérence entre la matière et l’antimatière », a-t-il déclaré.

« La prochaine expérience nulle était un test de violation du moment angulaire et de la rotation de l’univers. Bien que cela soit concevable, le résultat nul est très important pour notre vision du monde et de la cosmologie et mon impulsion initiale était d’utiliser fond de micro-ondes cosmique Le rayonnement pour observer et mesurer l’univers. Cela a conduit à plus de résultats vides, mais aussi à quelques découvertes majeures. »

En fin de compte, cela peut être un processus lent. La publication doit être motivée non par les résultats nuls en soi, mais par des études conçues de manière à ce que ces résultats puissent être interprétés et publiés dans leur contexte approprié. Il ne s’agit en aucun cas d’une demande anodine, mais d’une question cruciale pour le progrès scientifique.

« Il est important d’obtenir la bonne réponse à la bonne question », a déclaré Manafi.

« Et parfois, cela pourrait signifier des résultats nuls. Mais je pense que nous devons faire attention à ne pas faire de publier un résultat nul une fin en soi; c’est un moyen pour parvenir à une fin, si cela nous aide à trouver la bonne réponse, mais cela prend plus que de simplement poster un résultat nul pour y arriver.

« En fin de compte, ce dont nous avons besoin, ce sont des questions mieux formulées et des études mieux conçues afin que nos résultats soient robustes et informatifs, quels qu’ils soient. »