为了回答清楚“论文实验失败,能毕业吗?”这个问题,本系列三篇文章分别从“如何看待实验失败”、“为什么实验成败与毕业无关”、“实验失败时该怎么办”这三个角度来回答。
之前的两篇文章,目的之一是想告诉大家不要慌,冷静下来。因为只有当你静下心来之后,才能做好下面的事。
这第三篇文章想和大家说说,当实验结果不能验证假设时,我们应该怎么办。
当实验结果不能验证假设时,我们的第一想法常常是应该做些什么来补救。如果你什么也不做,仅仅把实验结果展示在论文中,是显示不出硕士毕业应该具备的专业知识和科研能力的。
补救的途径有三个。我按照考虑的先后顺序把它们排了序。你不一定需要考虑所有的途径。我一般是走完一个途径没有任何发现之后,才会考虑下一个。只要在任何一个途径有了发现,它都会给你指明改进的方向,你的论文就有了转机。

补救途径一:检查科研过程是否出错
当发现实验结果不能验证假设的时候,我们首先需要做的是自查是否在科研过程中犯了错。也就是说,我们要避免“实验失败”由我们自己的失误造成。
如果在科研过程中出了错,而你没有检查出来写在了论文里,就会让论文评审专家对你的知识和能力产生怀疑。这时,“实验失败”才会影响到你毕业。
一个完整的科研过程如下图(深入了解请看文章研究生三年做什么?搞研究!什么是科学研究?)。检查的时候可以由易到难分为三个层次:

1)检查与实验相关的过程
与实验有关的过程直接影响实验结果,相对来说具体形象,容易分析。分析的目的是确保你设计的实验是可以用来检验假设的,并且获得的实验结果是可靠的。
需要检查的与实验相关的过程包括三方面:实验设计的合理性、实验数据的可靠性、数据分析的合理性。
这三方面需要检查的具体细节有很多,所以实时的记录非常重要,便于你回头查看。
例如,我的学生就犯过这样的错误:TA本来应该用重型锤来击实试件,实验时TA认为TA用的是重型锤,但其实是轻型锤。我们发现实验数据不对劲,回头查看实验过程的时候,才把问题找出来。
关于实验记录的重要性,下图中这位知乎答友说得非常好。

来源:https://zhuanlan.zhihu.com/p/104343111?utm_source=wechat_timeline
另外,还有些可能出错的细节,科研新手很难想到。比如,你先后购买了两次实验材料,你认为同样的品牌,材料应该一模一样。但事实是两个批次的材料并不完全相同,从而在你的实验中引入额外变量。
因此在检查时一定要保持冷静的态度和开放的头脑,必要时借助文献或有经验的人的帮助。
2)检查与假设相关的过程
实验结果与假设不符,除了实验结果可能出错之外,还有可能是与假设有关的部分有问题。
需要检查的与假设相关的过程包括:从研究问题提出假设的合理性、从假设提出推论的合理性。
从研究问题提出假设做的是溯因推理,你需要根据现有的文献和事实,排除研究问题的其他可能答案,只留下最可能的那个答案作为假设。
如果你没能充分把握现有事实和文献,就很有可能选错假设。选择不太可能是正确答案的假设,验证起来自然困难。
例如,有人根据武汉病毒所某网页没有某位研究生的简介和照片的事实,就假设该研究生是新冠零号病人。其实还有其他可能性更大的答案,比如:建网站时该研究生提供资料晚了,后来网站没人维护。

在检查假设时还要注意:提出的假设应该能够通过实验收集数据来检验。对于不能直接被实验检验的假设,我们则需要保证从假设推出的若干推论可以被实验检验。
如果提出的假设或推论没有办法直接通过实验来检验,那么难免就会出现实验结果不能验证假设的情况了。
例如,有科学家在回答“新冠病毒哪里来”这个问题时,基于现有事实假设“新冠病毒根源于蝙蝠,通过某种或多种野生动物作为中间宿主传染给人”。这个假设不能直接被实验检验,需要继续推论。
从这个假设和武汉华南海鲜市场检测到的病毒样本可以做出推论:在华南海鲜市场上贩卖的某种野生动物身上的病毒与新冠病毒一样或非常相似。
从假设推出这个推论是合逻辑的,但是该推论却难以被验证,因为华南海鲜市场关闭前所销售的野生动物去向不明。
所以,尽管华南农业大学的科研团队在野生穿山甲身上发现了与新冠病毒类似的病毒,但是这并不足以验证以上推论。原因是他们所检测的穿山甲来自2019年3-8月份的野生动物救护中心,而不是华南海鲜市场。

来源:《Isolation of SARS-CoV-2-related coronavirus from Malayan pangolins》
3)检查研究问题
如前所述,实验结果与假设不符,可能是假设出了问题。假设的问题可能来自于假设本身不恰当,还有可能是由研究问题引起的。
你需要检查自己所提的研究问题是否一定能够通过实验收集数据来回答,从而验证所提的假设。
如果研究问题不能通过实验来回答,那么不管假设是什么,实验结果都不能验证假设。
例如,“本科毕业后应该继续上研究生吗?”这个问题,是一个有意义的问题,但却不是一个好的科学研究问题,因为不管你的假设是“应该”还是“不应该”,你其实都不能通过观察或实验来收集数据直接证明它们。
你也许会反驳:我可以调研很多本科毕业生,收集他们的观点,统计出各种观点的百分比,然后比较“认为应该”和“认为不应该”的比例,那不就回答这个问题了吗?
等一下,你这样收集的数据其实回答的是“大部分本科毕业生认为应该继续上研究生吗?”这个研究问题。这时不管假设是“应该”还是“不应该”,都可以通过以上调查的方法来收集数据检验假设、回答问题。
最后总结
在这篇文章中,我们详细介绍了当实验结果不能验证假设的时候,补救的第一条途径——检查科研过程是否出错。
检查内容包括三方面:与实验相关的过程、与假设相关的过程、研究问题。检查的目的是避免自己的失误造成实验结果不能验证假设的情况。
为了解释清楚不知不觉就写了这么多,我们下篇文章再继续介绍其他两条补救途径吧。
本文作者学亦思,深入解读研究生阶段的师生关系、科学研究、论文写作。