那是20世纪20年代后期,在英国剑桥一个夏日的午后,一群大学的绅士和他们的夫人们,还有来访者,正围坐在户外的桌旁,享用着下午茶。在品茶过程中,一位女士坚称:把茶加进奶里,或把奶加进茶里,不同的做法,会使茶的味道品起来不同。在场的一帮科学精英们,对这位女士的“胡言乱语”嗤之以鼻。这怎么可能呢?他们不能想象,仅仅因为加茶加奶的先后顺序不同,茶就会发生不同的化学反应。然而,在座的一个身材矮小、戴着厚眼镜、下巴上蓄着的短尖髯开始变灰的先生,却不这么看,他对这个问题很感兴趣。
他兴奋地说道:“让我们来检验这个命题吧!”并开始策划一个实验。在实验中,坚持茶有不同味道的那位女士被奉上一连串的已经调制好的茶,其中,有的是先加茶后加奶制成的,有的则是先加奶后加茶制成的。
写到这里,我可以想象,部分读者会对这种实验不以为意,认为它不过是一帮精英们于夏日午后的一个小消遣。他们会说:“这位夫人能不能区分两种不同的注茶方式,又有什么大不了的呢?这个问题并没有什么科学价值,这些大人物更应该把他们的天才用在对人类有所裨益的事情上去。”
不幸的是,不管外行对科学及其重要性怎么想象,从我个人的经验来看,大多数科学家之所以从事科研活动,只是因为他们对结果感兴趣,或者能够在工作中得到理性的刺激。好的科学家很少会想到工作的最终重要性,剑桥那个晴朗夏日的午后也是这种情景。那位夫人也许能、也许不能正确地品出不同的茶来,但这无关紧要,因为,实验的真正乐趣,在于找到一种判断该女士是对还是错的方案来。于是,在蓄着胡须先生的指导下,大家开始讨论应该如何进行实验判断。
接下来,在场的许多人都热心地加入到实验中来。几分钟内,他们在那位女士看不见的地方调制出不同类型的茶来。最后,在决战来临的气氛中,蓄短胡须的先生为那位先生为那位女士奉上第一杯茶,女士品了一小会儿,然后断言这一杯是先倒的茶后加的奶。 这位先生不加评论地记下了女士的说法,然后,又奉上了第二杯……
科学的合作性质
这个故事是我在20世纪60年代后期,从一个当时在场的先生那里听到的。这位先生就是休?史密斯(Hugh Smith),但他都是以H?费尔菲尔德?史密斯(H. Fairfield Smith)的名义发表科研论文。我认识他的时候,他在位于斯托尔斯(Storrs)的康涅狄格大学(the University of Connecticut)任统计学教授,而我则是两年以前在这个大学拿到了统计学博士学位。在宾州大学(the University of Pennsylvania)教了一阵子书后,我加入到了辉瑞公司(Pfizer Inc.)的临床研究部门。这是一家大型制药公司,它的研究园区坐落在格罗顿(Groton),离斯托尔斯大约一个小时的车程。当时,我是那里唯一的统计学家。在辉瑞期间,我要处理许多疑难的数学问题,还要负责给他们讲解这些问题,并告诉他们,对这些问题,我个人的结论是什么。
在辉瑞工作期间,我发现,科研工作几乎不能独立完成,通常需要不同智慧的结合。因为,这些研究太容易犯错误了。当我提出一个数学公式作为解决问题的工具时,这个模型有时可能并不适合;或者我就所处理情况而引入的假设并不真实;或者我发现的“解”是公式中的失误部分推导出来的;甚至我可能在演算中出了错。
无论何时,我去斯托尔斯的大学拜访,与史密斯教授探讨问题,或者,与辉瑞的化学专家、药理专家坐在一起讨论,我提出的问题都会受到欢迎,他们对这种讨论充满兴趣和热情。对大多数科学家来说,工作中令他们最感兴趣的,就是解决问题时那种兴奋感。因此,在检验并试图理解问题时,他们期盼着与他人交流。
实验的设计
剑桥那个夏日午后的情形正是如此,那个留着短胡须的先生就是罗纳德?艾尔默?费歇尔(Ronald Aylmer Fisher),当时他只有三四十岁。后来,他被授予爵士头衔。1935年,他写了一本叫《实验设计》(The Design of Experiments)的书,书的第2章就描述了他的“女士品茶”实验。在书中,他把女士的断言视为假设问题,他考虑了各种可能的实验方法,以确定那位女士是否能做出区分。设计实验时的问题是,如果只给那位女士一杯茶,那么即使她没有区分能力,她也有50%的机会猜对。如果给两杯茶,她仍可能猜对。事实上,如果她知道两杯茶分别以不同的方式调制,她可能一下子全部猜对(或全部猜错)。
同样,即便这位女士能做出区分,她仍然有猜错的可能。或者是其中的一杯与奶没有充分地混合,或者是泡制时茶水不够热。即便这位女士能做出区分,也很有可能是奉上了10杯茶,她却只是猜对了其中的9杯。