科学实验的可重复性原则及挑战

随着多学科和交叉新兴学科的快速发展，科学实验可重复性原则在科学实践中遇到一定的困难和挑战。特别是在生物医学、心理学等领域问题比较突出，引起了持续增长的关注。

 

2013年，癌症生物学领域重复性研究项目正式发起，目标在于重复2010~2012年间在《自然》《科学》《细胞》等期刊上发表的50篇癌症研究论文，以确定癌症研究领域内具有影响力的研究成果，究竟有多大比例是能够得到可重复验证的。2017年1月，《自然》报道了该重复性研究项目的初步结果，第一阶段的5篇癌症研究文章，在严格按照原始研究的实验指南下进行重复性验证后，发现只有2篇能重复出来，2篇结果“无法解释”，1篇则完全不能重复出来，这一结果也促使科学实验的可重复性问题受到国际科学界的广泛关注。虽然该项目由于预算、资源和实际操作的困难，目标论文的数量已显著减少，然而却引出了科学界无法回避的重要问题，即如何看待科学实验可重复性与科学知识真实性的关系，如何理解可重复性原则面临的挑战，如何认识可重复性原则的意义和作用。

 

从科学哲学视角来看，理论上，科学事实在相同条件下是应该而且能够被重复验证的。科学实验作为检验理论、验证事实、发现知识的重要方法和工具，实验的可重复增加了实验为真、知识为真的可能性，起到科学事实是否成立的判据功能。实验可重复性是科学知识真实性和确定性的基础，为判断科学活动的可靠性提供依据，一定程度上意味着科学知识的普世性。因此，可重复性成为重要的科学原则。

 

近代生物医学等复杂性科学的发展，使得实验对象、环境、指标等条件日益复杂化，初始条件很难精确控制, 对可重复性原则造成了挑战，从科学发展历史上是可以理解的。生物医学实验的可重复性降低主要基于客观和主观两方面的原因。首先，初始值和初始条件的增多导致实验不可重复，复杂性科学对初始值和初始条件存在类似蝴蝶效应的极端敏感性，随着初始值和初始条件急剧增多，实验可重复性降低。其次，实验条件复杂性导致实验不容易重复。科学实验中涉及的实验材料、仪器设备、实验程序、实验室环境等因素难以被科研人员全面把握。再次，实验主体的主观原因也可能导致实验不可重复性。可重复性受到实验主体的默会知识制约，选择性的实验结果报告致使大量的失败记录被塞进了科研人员的文件柜里，也就是所谓的“文件柜问题”。

 

诚然，学术不端行为的存在也会导致实验不可重复。然而，学术不端和可重复性并不存在直接的、必然的联系，两个概念不能被混用、混淆。实验可重复增加了实验的真实性、科学发现普遍存在的可能性，但不能用于完全排除学术不端行为存在的可能。反之，实验不可重复，说明实验结果的可信度降低，能够为提出学术质疑提供条件，但并不能简单地用于做出学术不端的判定。是否存在主观的捏造、篡改和剽窃等行为，是判定学术不端的直接依据。

 

即便遇到上述诸多挑战，却并不影响可重复性原则在科学中的重要地位。正如库恩在《科学革命的结构》中指出，科学的发展始终处在“常规科学—反常与危机—科学革命”的周期性变化中，科学的历史充满着科学发现之间的矛盾、冲突和不一致。因此，对已有研究的重复验证成为检验原创性发现的重要方法，也只有能经得起时间检验，重复验证的科学发现才能够被纳入科学知识体系。包括《自然》《科学》在内的国际重要科学期刊，以及美国国立卫生研究院（NIH）等研究机构均发表倡议和指南，在理论上探讨实验可重复性原则面临的挑战，在理念上鼓励开放和透明的科研环境，在举措上规范科研活动的全过程，从而增强实验的可重复性。

 

（撰稿人：鲁晓 中国科学院科技战略咨询研究院副研究员）