Por que descobrir ‘nada’ na ciência pode ser tão importante

Na ciência, como na vida, todos nós gostamos de comemorar as grandes notícias.

Confirmamos a presença de buracos negros com as ondulações que eles criam no espaço-tempo. nós fotografado A sombra do buraco negro. Descobrimos como modificar o DNA. Encontramos o bóson de Higgs!

O que geralmente não ouvimos são anos de trabalho árduo e meticuloso que produz resultados inconclusivos e que parecem não fornecer nenhuma pista para as perguntas que os cientistas estão fazendo – a aplicação gradual de restrições que nos aproxima cada vez mais de encontrar respostas e fazer descobertas.

No entanto, sem a falta de descobertas – o que chamamos de resultado nulo – o progresso da ciência costuma ser retardado e dificultado. Resultados vazios nos empurram para frente. Eles nos impedem de repetir os mesmos erros e são a direção de estudos futuros.

Na verdade, podemos aprender muito com o nada.

No entanto, muitas vezes, resultados nulos não chegam às publicações científicas. Isso pode não apenas gerar deficiências significativas na forma como a ciência é feita, mas é indicativo de problemas potencialmente maiores nas publicações científicas atuais.

“Sabemos que há um forte efeito de distorção em não publicar resultados nulos”, disse o psicólogo Marcus Monavo, da Universidade de Bristol, ao ScienceAlert.

“A solução para o problema não é simples, porque é muito fácil criar um resultado nulo fazendo um experimento ruim. Se quisermos inundar a literatura com mais resultados nulos criando estudos de baixa qualidade, isso não ajudará necessariamente o problema central, que é, em última análise, obter as respostas certas para perguntas importantes.

conhece o problema

A hipótese nula define os parâmetros sob os quais os resultados do estudo são indistinguíveis do ruído de fundo. onda de gravidade A interferometria é um exemplo simples e elegante: os sinais das ondas gravitacionais são muito fracos e existem muitos fontes de ruído Pode afetar os sensores LIGO. Uma descoberta confirmada só pode ser feita depois que essas fontes foram categoricamente excluídas.

Se essas fontes não puderem ser excluídas, isso é chamado de resultado nulo. Isso não significa que as ondas gravitacionais não tenham sido detectadas; Significa apenas que não podemos determinar se fizemos a detecção com certeza.

Imagem aérea do interferômetro de Virgem, que detecta ondas gravitacionais. (Cooperação de Virgem / CCO 1.0)

Isso pode ser muito útil e, em alguns campos – como cosmologia e astronomia de ondas gravitacionais – publicar os resultados nulos ajuda os cientistas a ajustar os parâmetros de experimentos futuros.

Em outras áreas, onde os resultados podem ser mais qualitativos do que quantitativos, os resultados nulos são menos valiosos.

“Parte do problema com muitas das ciências comportamentais e médicas é que não podemos fazer previsões quantitativas”, explicou Manafi.

“Portanto, estamos apenas procurando evidências de um efeito ou de uma associação, independentemente de seu tamanho, o que leva a esse problema quando, se não conseguirmos encontrar evidências de um efeito, não definimos nenhum critério para determinar se um efeito desse tamanho é significativo. Ou não – biologicamente, teoricamente, clinicamente. Não podemos fazer nada com isso. ”

Nada incomum

Quando usado corretamente, um resultado nulo pode levar a alguns resultados incomuns.

Um dos exemplos mais famosos é. O Experimento Michelson MorleyConduzido pelos físicos Albert A. Michelson e Edward W. Morley em 1887. A dupla estava tentando descobrir a velocidade de nosso planeta em relação ao “éter luminoso” – o meio pelo qual a luz viajava, assim como as ondas viajam agua.

Uma vez que a Terra se move através do espaço, eles presumiram que as ondas de luz que chegam ondulam através de um oceano constante de éter em uma escala cósmica, deveriam se mover a uma velocidade ligeiramente diferente das ondas que se estendem em ângulos retos com ele. Suas experiências foram engenhosas e árduas, mas é claro que eles não descobriram nada do tipo. O resultado zero mostrou que a velocidade da luz era constante em todos os referenciais, que Einstein continuaria a explicar por meio de sua teoria da relatividade especial.

Interferômetro de Michelson 1881, projetado para detectar éter. (Albert Abraham Michelson, domínio público)

Em outros casos, os resultados nulos podem nos ajudar a projetar dispositivos e experimentos futuros. A colisão de buracos negros via ondas gravitacionais só foi descoberta após anos de descobertas nulas que permitiram melhorias no design do interferômetro de ondas gravitacionais. Enquanto estavam no CERN, os físicos ainda não descobriram qualquer matéria escura Sinal em experimentos de colisão de partículas, o que permitiu estabelecer limites sobre o que poderia ser.

“Os experimentos em branco são apenas parte de toda a gama de observações”, disse o astrofísico George Smoot III, da Universidade da Califórnia, em Berkeley, ao ScienceAlert. “Às vezes você vê algo novo e surpreendente e às vezes você vê algo que não é.”

Quando se trata de números fixos, os resultados nulos costumam ser mais fáceis de interpretar. Em outras áreas, pode haver pouco incentivo para publicar.

As implicações de não ser descoberto nem sempre são claras, e os estudos que fazem uma descoberta importante recebem mais atenção, mais financiamento e são mais propensos a serem citados. Testes clínicos com resultados positivos Provável de ser publicado daqueles que têm Resultados negativos ou nulos. Quando se trata de decidir quem receberá uma bolsa de pesquisa, essas coisas são importantes.

Os cientistas também são pessoas muito ocupadas, com muitas linhas potenciais de investigação a seguir. Por que perseguir a hipótese nula quando você poderia usar seu tempo para fazer pesquisas que têm mais chances de serem vistas e levam a mais oportunidades de pesquisa?

Publicado ou revogado

Além de excluir contextos importantes que podem nos ajudar a aprender algo novo sobre nosso mundo, não publicar descobertas vazias também pode levar à ineficiência – e pior, pode desencorajar jovens cientistas a seguirem uma carreira, pois encontra benefícios em primeira mão. Como um jovem estudante de doutorado, ele decidiu repetir um experimento que encontrou certo efeito, e acreditava que seus resultados seriam naturalmente os mesmos.

“E não funcionou. Não encontrei esse efeito na minha experiência. Então, como um pesquisador em início de carreira, você pensa, bem, devo ter cometido um erro, provavelmente não tive dificuldade com isso ,” ele disse.

“Tive a sorte de encontrar um acadêmico sênior que disse: ‘Oh, sim, ninguém pode replicar essa descoberta’. Se você já está na área há tempo suficiente, pode aprender sobre essas coisas por meio de conversas em conferências, suas próprias experiências e assim por diante. Mas você tem que ficar em campo o tempo suficiente para descobrir. Se você não tiver sorte o suficiente para que essa pessoa diga que não é sua culpa, é apenas o fato de que o resultado em si é bastante instável , você pode acabar saindo do campo. “

A publicação acadêmica também enfrenta esse problema. Em 2002 um projeto único – a Journal of Negative Outcomes in Biomedicine – Para encorajar a publicação de resultados que podem não ver a luz do dia. Encerrou em 2017, alegando ter cumprido sua missão, já que vários outros periódicos seguiram a liderança na publicação de mais artigos com resultados negativos ou nulos.

No entanto, encorajar os cientistas a destacar suas descobertas negativas pode às vezes ser quase inútil. Por outro lado, há potencial para uma abundância de estudos mal planejados, mal planejados e mal conduzidos. Mas o oposto também é possível.

Em 2014, Journal of Business and Psychology Poste um número especial de resultados zero e Recebeu surpreendentemente poucos pedidos. Os editores concluíram que isso pode ser porque os próprios cientistas estão condicionados a acreditar que resultados nulos são inúteis. Em 2019, o Instituto de Saúde de Berlim anunciou uma recompensa para estudos de replicação, Aceite abertamente resultados vaziosNo entanto, recebeu apenas 22 inscrições.

Essas atitudes podem mudar. Vimos que isso pode acontecer. Smoot, por exemplo, extraiu muitos insights de descobertas vazias.

A Nebulosa do Caranguejo, uma fonte conhecida de raios cósmicos. (NASA, Agência Espacial Europeia, J. Hester e A. lol / Arizona State University)

“Procurando por Antimatéria Em raios cósmicos – este foi um experimento em branco e me convenceu de que não há uma grande quantidade de antimatéria em nossa galáxia e é provável que seja em uma escala muito maior, embora haja grande simetria entre matéria e antimatéria, “ele disse.

“O próximo experimento nulo foi um teste para a violação do momento angular e da rotação do universo. Embora seja concebível, o resultado nulo é muito importante para a nossa visão de mundo e cosmologia e meu ímpeto inicial foi usar fundo cósmico de microondas Radiação para observar e medir o universo. Isso levou a mais descobertas vazias, mas também a algumas descobertas importantes. “

No final, pode ser um processo lento. A publicação precisa ser motivada não pelos achados nulos em si, mas por estudos planejados de forma que esses achados possam ser interpretados e publicados em seu contexto apropriado. Não é de forma alguma um pedido trivial, mas uma questão crucial para o progresso científico.

“Obter a resposta certa para a pergunta certa é importante”, disse Manafi.

“E às vezes isso pode significar resultados nulos. Mas acho que devemos ter cuidado para não tornar a postagem de um resultado nulo um fim em si mesmo; é um meio para um fim, se nos ajudar a chegar à resposta certa, mas é preciso mais do que apenas postar um resultado nulo para chegar lá.

“Em última análise, o que precisamos é de perguntas melhor formuladas e estudos mais bem elaborados para que nossos resultados sejam robustos e informativos, não importa quais sejam.”