验证科学发现的难处和复杂性

2016-02-17 09:04 北京青年报

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来源标题:验证科学发现的难处和复杂性

2月11日,美国科学家宣布探测到引力波后,产生了两种大相径庭的评价。第一种是肯定的,也是占主流的,认为这是一个伟大的发现,以英国著名理论物理学家斯蒂芬·霍金的评价为代表:“引力波提供了一种人们看待宇宙的全新方式。(人类)探测到引力波的这种能力,很有可能引发天文学革命。”

另一种是怀疑甚至否定的,认为这一发现还要再次验证才能确认。在近期涉及科学研究结果证明的还有寨卡病毒(ZIKV)导致新生儿小头症的结论。所有的科学研究结论、结果都需要可重复验证,才能被公认为是一种客观存在或真相(真理)。但是,此次的引力波似乎还没有第二次验证,所以有人质疑。

质疑有几点。一是首先要证明黑洞的存在,因为研究人员称,此次的引力波是两个黑洞合并产生的。但是,目前没有其他证据来旁证这两个具体的黑洞的存在。二是今后能不能重复性地检测到黑洞合并产生的引力波。三是引力波在13亿光年传播过程中是否可能变形。13亿光年是一个非常遥远的距离,引力波在传播过程中,遇到诸如其他黑洞、暗物质和暗能量一类的大质量物体时,就会造成引力波的波形变形或严重变形。

对于寨卡病毒导致新生儿小头症,同样需要重复性科学验证。这方面,已经有严格的科赫法则需要遵守。这个法则有四个要素,一是在每一个病例中都出现相同的微生物,且在健康者体内不存在;二是要从宿主分离出这样的微生物并在培养基中得到纯培养;三是用纯培养的这种微生物接种健康而敏感的宿主,同样的疾病会重复发生;四是从试验发病的宿主中能再度分离培养出这种微生物来。现在,正是由于不能完全符合这四个要素,医学专业人员不能也不敢宣称寨卡病毒引起了小头症。

日前,斯洛文尼亚卢布尔雅那大学的研究人员首次从头小畸形胎儿那里破译了寨卡病毒的全基因组,并于2016年2月10日在线发表于《新英格兰医学杂志》。这名胎儿是一位斯洛文尼亚女性作为一名志愿者在巴西工作时怀上的。孕妇在怀孕28周后回国,经超声波扫描显示胎儿存在严重的脑部异常,最后孕妇选择终止妊娠,然后研究人员对胎儿大脑进行尸检并分析。

结果表明,胎儿脑细胞中存在高水平的寨卡病毒核糖核酸(RNA)和病毒颗粒。胎儿除了大脑外,没有其他器官受到损害。这提示了两个问题,一是此前还没有证据证明其他病原体能够导致这种脑部损伤;二是说明寨卡病毒可能偏好攻击脑部。

即便如此,研究人员也不能确定就是寨卡病毒造成了胎儿的大脑损害,因为还不能满足科赫定律的后两个标准。但是,这一研究又很可能是迄今为止最有说服力的证据,证明怀孕期间感染寨卡病毒与脑部畸形胎儿相关。研究人员还不了解经胎盘感染寨卡病毒多久才会发生胎儿脑部畸形。而且,不可能怀孕期间的所有寨卡病毒感染都会导致胎儿感染。

另外,巴西两名孕妇未出生的胎儿也提供了有限的旁证。这两个胎儿经超声波扫描确诊患上小头畸形,在孕妇的羊水中也发现寨卡病毒的RNA。在其他流产或者出生后很快死亡的胎儿血液和组织样本(包括脑部和胎盘)中也鉴定出了寨卡病毒,而且也在存活下来的头小畸形婴儿脊髓液中鉴定出这种病毒。这些发现已经满足了科赫定律的前两项。

显然,学科不同,科学发现的验证难度也不同。不过,对于科学结论的验证,还有人提出了比科赫定律更严格的检验标准,即要用至少两种性质完全不同的科学方法对一种结果或假说进行验证,也称为科学验证的两种方法标准,简称“两法标准”。

以物理学来说,对牛顿引力公式验证的第一种方法可以是数学推导,也是理论验证。但还需要第二种方式的验证,即实际或实验验证。这是与数学推导完全不同的验证方式,根据牛顿引力公式的计算结果来发射卫星,看是否能把卫星准确地送入预定轨道并测量卫星的运行轨迹。事实上,科学家在实践中已经用这两种方式验证了牛顿的引力公式是正确的。

从这些原则来看,检验引力波可能需要更多的时间,但验证寨卡病毒导致新生儿小头症则可能指日可待。人们质疑引力波的发现当然是有理由的,关键是能否有更多的证据可重复验证引力波的存在。

责任编辑:池青(QU0010)  作者:张田勘