【英語論文の書き方】第86回 「科学において有効な方法は仮説検定(hypothesis testing)だけではない」について

2023年2月7日 17時10分

第85回では「研究データと関連文書の管理(パート4):ファイルの複製」を取り上げました。

第86回(今回)のテーマは
「科学において有効な方法は仮説検定(hypothesis testing)だけではない」についてです。
 
現代科学の特徴の一つに、
仮説検定に非常に強く基づいているということがあります。
 
多くのジャーナルでは、
Introductionの終わりに向けて研究仮説を具陳し、
Conclusionでは、結果が仮説を裏付けたかどうかを
記述することが求められます。
 
検証可能な仮説に基づいていない研究は、
非科学的であると考える研究者もいます。
 
例えば、Wolfgang Pauliは、
同僚が書いた論文をこの理由により却下し、
「正しくないというだけでなく、間違いですらない」
と批評したことで有名です。
 
仮説を検証するための実験を計画すれば、
重要な結果を得ることはできますが、
ジェフさんは今回の記事のなかで、
「科学において有効な方法は
仮説検定(hypothesis testing)だけではない」
と述べています。
 
ジェフさんの個人的なエピソードも織り交ぜつつ、
興味深い内容となっておりますので、
ぜひお読みいただければと思います。

Hypothesis testing isn’t the only valid use of science By Geoffrey Hart

One of the identifying characteristics of modern science is that it is based so strongly on hypothesis testing. When you design a study, you are expected to create a research hypothesis that can be either confirmed or rejected based on your results. An entire body of scientific methods (statistics and experimental design) has been developed to support the testing of hypotheses. This approach has become the standard that is used in most branches of basic science for a simple reason: it works very well. Using this approach helps us to decide what we’re going to study and focus on how we’re going to study it. Most journals require a formal statement of your research hypotheses towards the end of the Introduction, and a description in the Conclusions section of whether your results confirmed your hypothesis.
Some researchers are so focused on the idea of testable hypotheses that they consider a study to be non-scientific if it is not based on testable hypotheses. Wolfgang Pauli famously dismissed a paper written by a colleague for this reason: “That is not only not right, it is not even wrong!” (This is often abbreviated as “you’re not even wrong”.) Pauli suggested that if the conclusion cannot be judged by the formal criteria for statistical hypothesis testing, the research isn’t science.
However, even though designing experiments to test a hypothesis produces important results, it’s not the only valid form of research. There are many reasons you might not want to base your research on a formal research hypothesis. These include:
• You don’t know enough about a phenomenon to form a hypothesis. In this case, the purpose of the research is not to test a prediction, but rather to improve our understanding of how a study system operates. That is, the goal is to understand the system well enough to generate hypotheses that will lead to hypothesis testing in the future.
• Your goal is to obtain raw data to support modeling. For example, it might be necessary to obtain several years of climatic data to provide inputs for a climate model and a separate dataset for validating that model. Although your hypotheses could be that climate varies over time and that the variations are sufficiently deterministic to support process-based modeling, these seem like very weak hypotheses.
• Your goal is to parameterize an existing successful model. Although your hypothesis might be that you can calculate the necessary parameters for your region and that they will differ from the values for other regions, that also seems weak. The important point is that you are trying to support someone else’s hypothesis (that a system can be modeled mathematically), not that you are testing your own hypothesis.
• Your goal is to collect raw data for a system that has not been previously studied. For example, your goal may be to measure soil organic carbon contents in samples from different soil types in a region where soil carbon has not been previously studied.
• You may want to document something, such as the behavior of an animal, to support other researchers who will perform hypothesis-based research.
The distinction I’m trying to make here relates to the type of research that long ago would have been done by a “naturalist”, a name that derives from the phrase “natural history” (the study of nature’s story). This approach is based on observation rather than experimentation. Experimentation is generally based on predicting what will happen when you disrupt or perturb a system, but you can’t say whether and how a system will respond if you don’t know its initial state to provide a comparison. In purely observational research, the goal is to develop a body of knowledge that can subsequently be used for other purposes, such as identifying interesting questions to ask and generating testable hypotheses to answer those questions. Critics of observation sometimes point to its lack of rigor, but their criticisms ignore the effort that goes into planning a successful observational study. They also neglect the essential role of pure data collection, undirected by a hypothesis. For example, even a hard-core experimentalist would find it hard to suggest that the enormous bodies of satellite image data that are now available to researchers are not valuable, even though that data is collected to support experimentation, and does not itself represent a hypothesis.
Note: Researchers who emphasize the need to design research hypotheses often forget why this can be problematic. The problem results from confirmation bias: by focusing on proving your hypothesis, it becomes easy to ignore or overlook data that contradict your hypothesis. Many important breakthroughs result from disproving a hypothesis by observing a fact that doesn’t fit with the hypothesis.
When you begin to plan a study, it’s important to understand whether you will focus primarily on observation, with the goal of supporting the goals I listed earlier, or experimentation, with the goal of testing a hypothesis. When your goal is observation, you can use the goals I’ve listed at the start of this article to justify writing and submitting a paper that is not based on hypothesis testing to a journal, but you’re unlikely to persuade the editor of a journal to review your paper if that journal requires formal research hypotheses. Thus, you should spend some time thinking whether there might be a better place to publish your research (i.e., an observational journal). You’ll have more luck if you choose a different journal with different preferences. For example, the American Naturalist includes a category of article named “Natural History Miscellany”, which they describe as “[submissions] that enlighten our understanding of the natural history of a species in important ways and, because of their novelty, will be appreciated broadly”.
In this context, I can offer a personal example. Last year, I was standing in my garden, enjoying a favorite shrub (Salix cinerea), when I noticed that the branches seemed to be vibrating. When I looked closer, I saw a cloud of small bees surrounding the willow. This was early enough in the Canadian spring that few other flowers were available to support insects such as bees that require flowers to survive. Belatedly, I remembered the obvious: that willows are flowering plants, although their flowers are small and easy to miss. This led to the well-known, but sometimes forgotten, realization that animals of all sizes, from bees to bison, have evolved to depend on different foods at different times of year. And sure enough, based on this observation, I formed the obvious hypothesis (well supported by research) that the bees would look for different foods at different times of year, changing their diet as one set of flowers disappeared and another appeared. This is not a shocking observation, but it’s nonetheless a good illustration of the role of observation, unsupported by hypothesis testing, in science.

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バックナンバー

第1回 if、in case、when の正しい使い分け:確実性の程度を英語で正しく表現する

第2回 「装置」に対する英語表現

第3回 助動詞のニュアンスを正しく理解する:「~することが出来た」「~することが出来なかった」の表現

第4回 「~を用いて」の表現:by と with の違い

第5回 技術英文で使われる代名詞のitおよび指示代名詞thisとthatの違いとそれらの使用法

第6回 原因・結果を表す動詞の正しい使い方:その1 原因→結果

第7回 原因・結果を表す動詞の使い方:その2 結果→原因

第8回 受動態の多用と誤用に注意

第9回 top-heavyな英文を避ける

第10回 名詞の修飾語を前から修飾する場合の表現法

第11回 受動態による効果的表現

第12回 同格を表す接続詞thatの使い方

第13回 「技術」を表す英語表現

第14回 「特別に」を表す英語表現

第15回 所有を示すアポストロフィー + s ( ’s) の使い方

第16回 「つまり」「言い換えれば」を表す表現

第17回 寸法や重量を表す表現

第18回 前置詞 of の使い方: Part 1

第19回 前置詞 of の使い方: Part 2

第20回 物体や物質を表す英語表現

第21回 句動詞表現より1語動詞での表現へ

第22回 不定詞と動名詞: Part 1

第23回 不定詞と動名詞の使い分け: Part 2

第24回 理由を表す表現

第25回 総称表現 (a, theの使い方を含む)

第26回研究開発」を表す英語表現

第27回 「0~1の数値は単数か複数か?」

第28回 「時制-現在形の動詞の使い方」

第29回  then, however, therefore, for example など接続副詞の使い方​

第30回  まちがえやすいusing, based onの使い方-分詞構文​

第31回  比率や割合の表現(ratio, rate, proportion, percent, percentage)

第32回 英語論文の書き方 総集編

第33回 Quality Review Issue No. 23 report, show の時制について​

第34回 Quality Review Issue No. 24 参考文献で日本語論文をどう記載すべきか​

第35回 Quality Review Issue No. 25 略語を書き出すときによくある間違いとは?​

第36回 Quality Review Issue No. 26 %と℃の前にスペースを入れるかどうか

第37回 Quality Review Issue No. 27 同じ種類の名詞が続くとき冠詞は付けるべき?!​

第38回 Quality Review Issue No. 22  日本人が特に間違えやすい副詞の使い方​

第39回 Quality Review Issue No. 21  previous, preceding, earlierなどの表現のちがい

第40回 Quality Review Issue No. 20 using XX, by XXの表現の違い

第41回 Quality Review Issue No. 19 increase, rise, surgeなど動詞の選び方

第42回 Quality Review Issue No. 18 論文での受動態の使い方​

第43回 Quality Review Issue No. 17  Compared with とCompared toの違いは?​

第44回 Reported about, Approach toの前置詞は必要か?​

第45回 Think, propose, suggest, consider, believeの使い分け​

第46回 Quality Review Issue No. 14  Problematic prepositions scientific writing: by, through, and with -3つの前置詞について​

第47回 Quality Review Issue No. 13 名詞を前から修飾する場合と後ろから修飾する場合​

第48回 Quality Review Issue No. 13 単数用法のThey​

第49回 Quality Review Issue No. 12  study, investigation, research の微妙なニュアンスのちがい

第50回 SinceとBecause 用法に違いはあるのか?

第51回 Figure 1とFig.1の使い分け

第52回 数式を含む場合は現在形か?過去形か?

第53回 Quality Review Issue No. 8  By 2020とup to 2020の違い

第54回 Quality Review Issue No. 7  high-accuracy data? それとも High accurate data? 複合形容詞でのハイフンの使用

第55回 実験計画について

第56回 参考文献について

第57回 データの分析について

第58回 強調表現について

第59回 共同研究の論文執筆について

第60回 論文の略語について

第61回 冠詞の使い分けについて

第62回 大文字表記について

第63回 ダッシュの使い分け

第64回 英語の言葉選びの難しさについて

第65回 過去形と能動態について

第66回 「知識の呪い」について

第67回 「文献の引用パート1」について

第68回 「文献の引用パート2」について

第69回 「ジャーナル用の図表の準備」について

第70回 「結論を出す ~AbstractとConclusionsの違い~」について

第71回 「研究倫理 パート1: 研究デザインとデータ報告」について

第72回 「研究倫理 パート2: 読者の時間を無駄にしない」について

第73回 「記号と特殊文字の入力」について

第74回 「Liner regression(線形回帰)は慎重に」について

第75回 「Plagiarism(剽窃)を避ける」について

第76回 研究結果がもたらす影響を考える

第77回 「データの解析(パート1):データ探索を行う」について

第78回 「データの解析(パート2):統計分析」について

第79回 「データの解析(パート3):データを提示する」について

第80回 データ、その他の大事なものをバックアップする(パート1)

第81回 「データ以外のもの(パート2)」について

第82回「研究データと関連文書の管理(パート1):研究内容を文書で厳密に記録することがなぜ大切なのか」について 

第83回「研究データと関連文書の管理(パート2):必要なプロジェクトファイル、フォルダ(ディレクトリ)の構成とデータの消去 

第84回研究データと関連文書の管理(パート3):データ検証とカスタム開発ソフトウェア

研究データと関連文書の管理(パート4):ファイルの複製


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