(Baac3nes/Moment/Getty Images) In der Wissenschaft wie im Leben feiern wir alle gerne die großen Neuigkeiten.
Wir haben die Existenz von bestätigt Schwarze Löcher bis zum Wellen, die sie in der Raumzeit erzeugen . Wir fotografiert Die Schatten eines Schwarzen Lochs . Wir haben es herausgefunden wie man DNA bearbeitet . Wir haben das gefunden Higgs-Boson !
Wovon wir normalerweise nichts hören, sind die Jahre mühsamer, harter Arbeit, die keine schlüssigen Ergebnisse liefert und scheinbar keine Beweise für die Fragen liefert, die Wissenschaftler stellen – die schrittweise Anwendung von Einschränkungen, die uns der Suche nach Antworten und der Umsetzung immer näher bringen Entdeckungen.
Doch ohne Nichtentdeckungen – das, was wir das Nullergebnis nennen – würde der Fortschritt der Wissenschaft oft verlangsamt und behindert werden. Nullergebnisse treiben uns voran. Sie verhindern, dass wir dieselben Fehler wiederholen, und bestimmen die Richtung zukünftiger Studien.
Tatsächlich gibt es viel, was wir aus dem Nichts lernen können.
Oftmals gelangen Nullergebnisse jedoch nicht in wissenschaftliche Publikationen. Dies kann nicht nur zu erheblichen Ineffizienzen in der Art und Weise führen, wie Wissenschaft betrieben wird, sondern ist auch ein Indikator für möglicherweise größere Probleme in den aktuellen wissenschaftlichen Veröffentlichungsprozessen.
„Wir wissen, dass es diesen stark verzerrenden Effekt gibt, wenn keine Nullergebnisse veröffentlicht werden“, sagte der Psychologe Marcus Munafò von der Universität Bristol gegenüber Energyeffic.
„Die Lösung des Problems ist nicht einfach, da es sehr leicht ist, durch die Durchführung eines schlechten Experiments ein Nullergebnis zu erzielen.“ „Wenn wir die Literatur mit noch mehr Nullergebnissen überschwemmen würden, indem wir Studien von schlechter Qualität erstellen, würde das nicht unbedingt das grundlegende Problem lösen, nämlich die richtigen Antworten auf wichtige Fragen zu bekommen.“
Das Problem definieren
Die Nullhypothese definiert die Parameter, unter denen die Ergebnisse einer Studie nicht vom Hintergrundrauschen zu unterscheiden wären. Gravitationswelle Interferometrie ist ein schönes, nettes Beispiel: Die von erzeugten Signale Gravitationswellen sind sehr schwach, und es gibt viele Lärmquellen Dies kann Auswirkungen auf die Sensoren von LIGO haben. Eine bestätigte Entdeckung konnte erst erfolgen, wenn diese Quellen endgültig ausgeschlossen wurden.
Wenn diese Quellen nicht ausgeschlossen werden können, spricht man von einem Nullergebnis. Das bedeutet nicht, dass keine Gravitationswellen entdeckt wurden; es bedeutet nur, dass wir nicht mit Sicherheit feststellen können, dass wir eine Entdeckung gemacht haben.
Ein Luftbild des Virgo-Interferometers, das Gravitationswellen erkennt. ( Die Virgo-Kollaboration/CCO 1.0 )
Dies kann sehr nützlich sein, und in einigen Bereichen – wie der Kosmologie und der Gravitationswellenastronomie – hilft die Veröffentlichung von Nullergebnissen Wissenschaftlern, die Parameter zukünftiger Experimente anzupassen.
In anderen Bereichen, in denen die Ergebnisse eher qualitativ als quantitativ sein können, sind Nullergebnisse weniger wertvoll.
„Ein Teil des Problems in vielen Verhaltens- und Medizinwissenschaften besteht darin, dass wir keine quantitativen Vorhersagen treffen können“, erklärte Munafò.
„Wir suchen also nur nach Beweisen dafür, dass es einen Effekt oder einen Zusammenhang gibt, unabhängig von seiner Größe, was dann zu diesem Problem führt, wenn wir keine Parameter angegeben haben, wenn wir keine Beweise dafür finden, dass es einen Effekt gibt.“ darüber, ob ein so kleiner Effekt tatsächlich von Bedeutung wäre – biologisch, theoretisch, klinisch. „Damit können wir nichts anfangen.“
Ein außergewöhnliches Nichts
Bei richtiger Anwendung kann ein Nullergebnis zu außergewöhnlichen Erkenntnissen führen.
Eines der bekanntesten Beispiele ist das Michelson-Morley-Experiment , durchgeführt von den Physikern Albert A. Michelson und Edward W. Morley im Jahr 1887. Die beiden versuchten, die Geschwindigkeit unseres Planeten in Bezug auf „leuchtenden Äther“ zu bestimmen – das Medium, durch das sich Licht vermutlich ähnlich wie Wellen ausbreitet Wasser.
Während sich die Erde durch den Weltraum bewegte, vermuteten sie, dass sich entgegenkommende Lichtwellen, die durch einen vollkommen stillen, das Universum umfassenden Ätherozean kräuseln, mit einer etwas anderen Geschwindigkeit bewegen sollten als diejenigen, die im rechten Winkel dazu ausströmen. Ihre Experimente waren genial und mühsam , aber natürlich haben sie nichts dergleichen entdeckt. Das Nullergebnis zeigte, dass die Lichtgeschwindigkeit in allen Referenzsystemen konstant war, was Einstein später mit seiner speziellen Relativitätstheorie erklären würde.
Michelsons Interferometer aus dem Jahr 1881 zur Erkennung von Äther. ( Albert Abraham Michelson, gemeinfrei )
In anderen Fällen können uns Nullergebnisse beim Entwurf von Instrumenten und zukünftigen Experimenten helfen. Der Nachweis kollidierender Schwarzer Löcher mithilfe von Gravitationswellen erfolgte erst, nachdem jahrelange Nulldetektionen Verbesserungen am Design des Gravitationswelleninterferometers ermöglichten. Am CERN haben Physiker bisher noch keinen Nachweis von a Dunkle Materie Signal in Teilchenkollisionsexperimenten, was es ermöglichte, Einschränkungen hinsichtlich dessen festzulegen, was es sein könnte.
„Nullexperimente sind nur ein Teil der gesamten Bandbreite an Beobachtungen“, sagte der Astrophysiker George Smoot III von der UC Berkeley gegenüber Energyeffic. „Manchmal sieht man etwas Neues und Erstaunliches und manchmal sieht man, dass es das nicht gibt.“
Wenn es um harte Zahlen geht, sind Nullergebnisse oft einfacher zu interpretieren. In anderen Bereichen kann der Anreiz zur Veröffentlichung gering sein.
Die Auswirkungen einer Nichterkennung sind nicht immer klar, und Studien, die zu einem signifikanten Ergebnis führen, erhalten mehr Aufmerksamkeit, mehr Geld und werden mit größerer Wahrscheinlichkeit zitiert. Klinische Versuche mit positiven Ergebnissen sind wahrscheinlicher, dass sie veröffentlicht werden als diejenigen mit negative oder Null-Ergebnisse . Wenn es um die Entscheidung geht, wer ein Forschungsstipendium erhält, sind diese Dinge wichtig.
Auch Wissenschaftler sind sehr vielbeschäftigte Menschen, die viele potenzielle Forschungsrichtungen verfolgen könnten. Warum der Nullhypothese nachjagen, wenn Sie Ihre Zeit mit Recherchen verbringen könnten, die mit größerer Wahrscheinlichkeit gesehen werden und zu weiteren Forschungsmöglichkeiten führen?
Zu veröffentlichen oder null
Die Nichtveröffentlichung von Nullergebnissen führt nicht nur dazu, dass wichtige Zusammenhänge außer Acht gelassen werden, die uns dabei helfen könnten, etwas Neues über unsere Welt zu erfahren, sondern es kann auch zu Ineffizienz führen – und, schlimmer noch, junge Wissenschaftler sogar davon abhalten, eine Karriere anzustreben, wie Munafò erstmals feststellte. Hand. Als junger Doktorand machte er sich daran, ein Experiment zu wiederholen, bei dem ein bestimmter Effekt festgestellt worden war, und dachte, dass seine Ergebnisse natürlich dieselben sein würden.
„Und es hat nicht funktioniert. Diesen Effekt habe ich in meinem Experiment nicht festgestellt. Als Nachwuchsforscher denkt man also: „Nun, ich muss etwas falsch gemacht haben, vielleicht bin ich dafür nicht geeignet“, sagte er.
„Ich hatte das Glück, einen hochrangigen Akademiker zu treffen, der sagte: ‚Oh ja, niemand konnte diese Feststellung wiederholen.‘ Wenn man schon lange genug auf diesem Gebiet tätig ist, erfährt man durch Gespräche auf Konferenzen, eigene Erfahrungen usw. davon. Aber um das herauszufinden, muss man lange genug auf dem Feld bleiben. Wenn Sie nicht das Glück haben, dass diese Person Ihnen sagt, dass es nicht Ihre Schuld ist, sondern nur die Tatsache, dass der Befund selbst ziemlich unzuverlässig ist, könnten Sie am Ende das Feld verlassen.“
Auch das wissenschaftliche Verlagswesen beschäftigt sich mit diesem Problem. Im Jahr 2002 ein einzigartiges Projekt - Die Journal of Negative Results in BioMedicine – wurde gegründet, um die Veröffentlichung von Ergebnissen zu fördern, die sonst vielleicht nicht ans Licht der Öffentlichkeit gelangen würden. Sie wurde 2017 geschlossen und gab an, ihre Mission erfolgreich erfüllt zu haben, da viele andere Zeitschriften ihrem Beispiel gefolgt seien und mehr Artikel mit negativen oder Nullergebnissen veröffentlicht hätten.
Allerdings kann es sich manchmal als nahezu erfolglos erweisen, Wissenschaftler zu ermutigen, ihre negativen Ergebnisse ans Licht zu bringen. Einerseits besteht die Gefahr einer Flut schlecht konzipierter, schlecht konzipierter und schlecht durchgeführter Studien. Aber auch das Gegenteil ist möglich.
Im Jahr 2014 wurde die Zeitschrift für Wirtschaft und Psychologie veröffentlichte eine Sonderausgabe mit Nullergebnissen und überraschend wenige Einsendungen erhalten . Die Herausgeber folgerten, dass dies daran liegen könnte, dass Wissenschaftler selbst darauf konditioniert sind zu glauben, dass Nullergebnisse wertlos sind. Im Jahr 2019 hat das Berliner Institut für Gesundheitsforschung einen Preis für Replikationsstudien ausgeschrieben, Null-Ergebnisse werden ausdrücklich begrüßt , erhielt jedoch nur 22 Bewerbungen.
Diese Einstellungen könnten sich ändern. Wir haben gesehen, dass es passieren kann; Smoot hat beispielsweise durch Nullerkennungen viele Erkenntnisse gewonnen.
Der Krebsnebel, eine bekannte Quelle kosmischer Strahlung. ( NASA, ESA, J. Hester und A. Loll/Arizona State University )
'Suchen nach Antimaterie „in der kosmischen Strahlung – das war ein Nullexperiment und hat mich überzeugt, dass es in unserer Galaxie keine nennenswerten Mengen an Antimaterie gibt und wahrscheinlich in viel größerem Maßstab, obwohl zwischen Materie und Antimaterie eine große Symmetrie besteht“, sagte er.
„Das nächste Nullexperiment testete die Verletzung des Drehimpulses und der Rotation des Universums.“ Obwohl es denkbar ist, ist das Null-Ergebnis sehr wichtig für unsere Weltanschauung und kosmologische Sichtweise und es war die anfängliche Motivation für mich, das zu verwenden kosmischer Mikrowellenhintergrund Strahlung zur Beobachtung und Vermessung des Universums. Das führte zu mehr Nullergebnissen, aber auch zu einigen wichtigen Entdeckungen.“
Letztendlich könnte es ein langsamer Prozess sein. Die Veröffentlichung muss nicht zu Nullergebnissen an sich führen, sondern zu Studien, die so konzipiert sind, dass diese Ergebnisse in ihrem entsprechenden Kontext interpretiert und veröffentlicht werden können. Keineswegs eine triviale Frage, aber eine entscheidende für den wissenschaftlichen Fortschritt.
„Es kommt darauf an, die richtige Antwort auf die richtige Frage zu bekommen“, sagte Munafò.
„Und manchmal führt das zu null Ergebnissen.“ Aber ich denke, wir müssen aufpassen, dass die Veröffentlichung eines Nullergebnisses nicht zum Selbstzweck wird; Es ist ein Mittel zum Zweck, wenn es uns hilft, die richtige Antwort zu finden, aber es bedarf mehr als nur der Veröffentlichung von Nullergebnissen, um dorthin zu gelangen.
„Letztendlich brauchen wir besser formulierte Fragen und besser konzipierte Studien, damit unsere Ergebnisse unabhängig von ihrer Art solide und aussagekräftig sind.“