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人类经验的局限
先问大家两个有意思的问题：
1、将1斤棉花和1斤铁管分别放进同样大小的木盒子里，然后从飞机上同时往下扔。请问是哪个盒子先落地，是装棉花的还是铁管的？
2、一个人把一颗玻璃球装进了一个破了的口袋里，在这个人走路的时候，玻璃球掉了出来。请问，这个玻璃球掉出来之后是怎么运动的？
好了，现在公布答案：
1、同时落地。
2、向着这个人前进的方向弹跳。
或许有一些人认为是铁管先落地的，可能也有不少人认为玻璃球是在原地跳了跳就停止了。
我们每个人都看见过无数次物体掉落的情景。
但就算是如此，我们也还是无法准确预测某些物体掉落的情况。
我们的大脑长出来是为了方便人类生存的，而不是用来理解世界的。
所以再多的个人经验，也不足以阻止人们产生错误的物体掉落想法。
不仅仅是对于物体运动，人们对自身的认识也并不是那么可靠。
有很多人认为：
有宗教信仰的人比没有宗教信仰的人更无私。
虔诚的教徒比那些无神论者更加愿意帮助他人。
性格互补的人会互相吸引。
盲人可以获得更加灵敏的听力。
……
其实上面的判断都不是准确的。
但正因为人们对自身对世界认识的局限，科学实验理念才显得尤为重要。
02
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科学实验的3个理念
科学实验最基本的理念：比较、控制和操纵。
研究人员通过比较不同条件下得到的结果，可以排除部分错误的猜想，并证实正确的猜想。
因为在缺乏比较的情况下，我们观察到的都是一些孤立的事件，针对这些孤立的解释也容易缺乏普遍的说服力。
研究人员操纵（研究）感兴趣的因素，比较不同因素对实验结果造成的差异。
并控制其他可能影响实验的因素，避免实验被其干扰。
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斯诺医生与霍乱
19世纪50年代，伦敦霍乱肆虐。
有些人认为霍乱是有空气传播的。
有些人认为霍乱是通过食物传播的。
各种理论争论不休，但是却没有谁拿出了真正有说服力的证据。
直到斯诺医生的出现。
约翰·斯诺，英国流行病学家，被认为是公共卫生医学的开拓者。
斯诺认为，霍乱是通过供水系统来传播的。他想要着手验证他的理论。
当时伦敦有很多供水源，每个水源给不同的地区供水。
如果供水源间的受污染程度不同，那么每个地区的霍乱发生率应该有所差异。
但是，如果直接这样比较的话，会出现选择性偏差。
因为不同地区肯定存在贫富差距。而饮食习惯、工作情况及生活质量等等这些方面也可能与患病率有关系。
总之，如果直接以地区来做实验的话，很有可能得到一个虚假相关的结果。
恰巧，有两家公司同时向同一个社区供水。
所以斯诺找到了几家社会经济地位相近的家庭，这些家庭分别又这两家公司供水。
因为这两家公司的供水源不一样，所以供水源受到的污染也不一样。
最后斯诺统计的结果是由其中一家公司供水的10000个家庭有37人死亡，而接受另外一家公司供水的10000家庭有315人死亡。
所以结果很明显，霍乱肆虐源头是水。
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斯诺医生所体现的科学精神
比较、操纵和控制是怎么在上面案例中体现的呢？
1、斯诺操纵了供水源这个变量。使一部分人用这一个供水源的水，另一部分用其他供水源的水。为之后的对比观测做好准备。
2、对比了使用不同的水之后，居民患病的情况。
3、控制其他无关变量，如社会经济地位、居住环境等等。使其他无关的因素尽可能保持一致，避免因这些因素的不同而对实验结果造成影响。
在斯诺的这个实验中，操纵和控制的目的是为了排除其他导致霍乱的原因。
斯诺医生通过科学实验的方式，使他的猜想比其他猜想更具说服力。
总结：
科学实验的核心就是比较、操纵和控制。
这种实验方法可以排除相关研究中出现的第三变量的影响。
但很多时候自然界中并不会那么巧合出现这样一种情境，一种可以直接让我们“比较”的情境。
所以某些情况下，研究人员会故意创造自然界中不会出现的特殊环境，在特殊环境下进行实验。
这种特殊的实验环境虽然与现实相去甚远，但是这其实是科学研究的一种优势。
