科學都可以複製？

科學都可以複製？
知識通訊評論第42期

經過發表的科學研究結果，應當都是能夠複製的信念，已被視為現代科學的基石。但是科學實驗的複製，並不如許多人以為的那樣清楚可靠，事實上多是雜亂不清，甚至複製根本是不可能的，這使人得以更深刻的認知科學證據的社會涵意。

這期二○○二年的《自然》雜誌，大多數的論文在當時看來都很不錯，但誰能辨別其中哪些可以通過時間考驗而不倒？

二○○二年七月四日出刊的《自然》雜誌六千八百九十三期並無特別異常之處。四年前出刊的這期一如往常，涵蓋多項學門。有篇論文描述量子運算的發展，另一篇則包含了黏菌的基因組定序內容。這些論文的後續影響也中規中矩，有幾篇被引用了數百次之多，而大多數的論文大概只被引用了數十次。

該期雜誌卻有一項驚人的特色，雖然這也同樣司空見慣：至少有兩篇論文包含了可能無法複製的結果。這些論文並無可疑之處，其作者也無疑是優秀的科學家；該期雜誌出刊那週的節氣沒什麼不對，也沒理由認為其他期刊發表的問題論文就比較少了。事情很簡單，就是絕對是科學核心的結果複製，並不總是可行的。

英國卡地夫大學社會科學家柯林斯 (Harry Collins) 說，如果你想知道一隻鴨子是否正在橫越馬路，多看兩眼就是了。他說科學的複製也是如此，這是一種確定某個事物確實存在的方法；似有若無的發現透過這個過程，取得了教科書素材的地位。相反地，假如嘗試複製結果再三失敗，這個結果終究得打個折扣。

「如果你想知道一隻鴨子是否正在橫越馬路，多看兩眼就是了。 —- 柯林斯」

但情況比這複雜多了。首先，有很多論文，特別是在次要期刊上的論文沒有被複製，只是因為人們對它們缺乏興趣（三分之一的論文從未在科學文獻裡再次被提及）。它們的複製性因此有待商榷。

對科學進展更切題的，是嘗試複製一項有趣實驗失敗時要怎麼辦。要做到什麼程度，「未被複製」才會變成「無法複製」？要找出某個特定結果在此一衡度中應坐落何處的最佳方法又是什麼？在酒吧裡閒扯淡？去閱讀另一篇論文？抑或某種介於兩者之間的半正式機制？

如果你覺得複製人聽起來很困難，來試試複製科學研究結果。

第六千八百九十三期《自然》雜誌的十九篇論文，它們的作者及相關領域的其他人士被問及結果是否有被複製，結果大多數的情況是有。舉例來說，美國馬里蘭州貝賽斯達市國家神經科學疾病暨中風研究中心的馬凱 (Ron McKay) 及其同事，以胚胎幹細胞治療罹患類似巴金森症老鼠的程序，就在別的老鼠跟其他動物身上重複進行；探討關於氧化矽膠片結構、酵母菌基因學的論文，則在結果被複製後，悄然累積引用次數。

在其他學門裡，結果是被驗證而非複製。舉例來說，倘若英國劍橋大學的古生物學家克菈克 (Jennifer Clack) 對所發現化石的同一段描述另外地發表出來，看起來會比較像抄襲而不是複製；然而隨著同一時期的類似化石出土證實她的結論，她對化石的解讀就經歷了一種類似複製的過程。至於像黏菌基因組的例子，少有研究者認為有必要從頭進行複製定序過程，反正基因組就存放在 dictybase.org 網站上，有錯隨時更新就好。

巨星印記

不過該期《自然》雜誌的其他論文，要取得教科書上一席之地可就是漫漫長路了。其中一篇論文是美國印第安那州聖母大學的布列坦 (Sean Brittain) 與瑞提格 (Terrance Rettig) 所著，聲稱首次在一個年輕恆星周圍的氣體及飛塵表面觀察到氫離子 H₃⁺ ；然而打從一開始，其他的研究員就在懷疑布列坦跟瑞提格是否真的觀察到 H₃⁺ ，因為 H₃⁺ 所釋放的三種特定紅外線輻射頻率，布列坦跟瑞提格報告說只探測到其中兩種，而其他人什麼都沒找到。兩組人馬賭上自己的聲譽，於翌年交換他們測得的原始資料，希望解決此一懸案，不過終究沒有完全接受彼此的結論。

大家一起來找氫離子。你找到多少種特定紅外線輻射頻率？

該期另一篇論文跟 H₃⁺ 一樣，被編輯認為值得在封面上提上一筆；嘗試複製其結果的過程，卻引發比起 H₃⁺ 論文更有過之的爭議。美國明尼蘇達大學的薇法莉 (Catherine Verfaillie) 及其同事發表論文，描述他們如何從人類骨髓中萃取出完全可產生作用的幹細胞；論文發表之後，其他競爭的實驗室就急於複製其結果，向薇法莉索取細胞及試劑，或是詢問實驗流程，之後卻表示他們無法在自己的實驗室裡重複實驗過程，進而懷疑薇法莉的實驗結果。四年過去了，這篇論文的意涵仍然隱然未明，唯一確定的是這種故事對許多生物學家來說耳熟能詳。

閉俗期刊

薇法莉表示她的研究團隊已經擺平了所用血清的問題，很快就會發表論文的完整實驗流程。但是其他認為他們利用類似薇法莉團隊的技法，同樣做到從人類骨髓萃取多能性幹細胞的研究員，發現頂尖期刊在得悉他們複製薇法莉的實驗結果遭到困難後，如今對其研究結果十分執疑，因此很難在期刊上發表研究結果。

這篇論文的作者說他們成功地讓骨髓幹細胞轉變成具有其他功能的細胞，但其他人卻發現無法利用同樣的實驗流程做出同樣的結果。

薇法莉的實驗流程可能確實異常複雜了些，但這點出一個常見的問題：要辨別無法複製結果是出於某研究小組的失敗，還是原始論文裡就有瑕疵，經常是相當困難的。論文的實驗方法章節處省略掉無數細節，但它們可會影響實驗結果；英國劍橋大學細胞生物學家莫菲 (Gillian Murphy) 就表示，不同實驗室之間的細微處可能大不相同，他們最近要搬遷實驗室，就非常擔心這些敏感的細胞可能會不太喜歡新水管裡的某些東西。研究者利用電子郵件或研討會，交換一些實驗小秘訣，以彌補這類疏漏；但由於這些社交互動不會記錄下來，很難以此為憑。

詐欺餘波

這個問題在詐欺案例裡變得特別棘手。美國紐澤西州莫瑞丘市貝爾實驗室的尚恩 (Jan Hendrik Schön) ，是奈米科技界裡最閃亮的一顆新星；但是在二○○二年五月，開始有人注意到他的某些論文資料動過手腳，他不久之後就被開除，許多論文因詐欺遭到撤銷。

然而許多人已經浪費了很多時間嘗試複製尚恩的研究成果，葛德曼 (Allen Goldman) 在明尼蘇達大學的實驗室就是其中之一，一名博士後研究員跟兩名研究生在這上頭虛擲一年多的寶貴光陰。其他人雖然也有類似遭遇，但這只會在會議碰頭時，或是在競爭實驗室工作的朋友偶然打來的電話，才會討論到。葛德曼說倘若同儕審查文獻裡有什麼蛛絲馬跡，也許他就能更快覺察到事有蹊蹺。

有個明顯的解決之道，就是讓期刊發表更多討論不能複製先前結果的論文。大多數的頂尖期刊對於與先前發表研究結果相矛盾的數據，都有相關的處理程序，但多要求作者提出更多完整數據才能質疑以往研究結果；不過少有科學家建議期刊擴大這項舉動，或是降低質疑研究結果的門檻標準。柯林斯表示複製失敗大多只是出於無能，許多科學家也這麼認為，發表這些質疑只會誤導讀者；這使期刊編輯陷入兩難：讀者想知道他們是要去勞神去嘗試複製結果，還是視為誤謬而忽略不理，然而足可協助回答這個問題的資料，時常靜靜躺在實驗室的筆記本裡，沒有發表出來。

科學研究上的各種疑難雜症，經常透過研討會後的把酒言歡交流解決。

「當部分研究在他人之手不管用時，謠言便滿天飛。 —- 蘇瑞治」

電子咖啡

線上科學出版事業可能有助於分享、評論科學論文及其方法；倘若操作得宜，關於複製的茶餘閒聊就可與整個科學社群共享，讓問題更易於釐清，詐欺更快現形。

很明顯地，當務之急是要讓評論可以被貼在發表的論文上。包含「生物醫學中心」 (BioMed Central) 在內的幾家出版社的線上期刊已有這類評論功能，但卻發現沒被廣泛使用；這可能只是因為推廣不力而已，另一個原因則可能是，只有最成功的研究者才有足夠的信心，敢以這麼公開的方式批評他人。

由《公共科學圖書館》 (PLos) 發行的線上版新期刊《 PLoS 一號》將於今年稍後啟動，具有多種鼓勵線上討論的功能，比方說使用者可在論文上加註其評論，自然也包括實驗方法章節。為免資訊爆炸，這些評論，可能也包括其作者，會由網站訪客評分；只有評分超過某一標準的評論，才會被使用者看到。論文作者亦可修正錯誤或誤導性的陳述，其他人則可透過網站連結，看到發表於別處的改良實驗方法。負責管理《 PLoS 一號》的編輯蘇瑞治 (Chris Surridge) 表示，此舉意在營造出在研討會海報前會產生的那種討論；為了保持事情不流於形式，他們甚至在考慮讓評論者使用綽號，當然前提是評論者在網站上展現學術真誠。

這並不是一本新期刊大事革新的唯一手段。《 PLoS 一號》有個不尋常的出版政策：它不會以研究結果的創新性，作為是否發表論文的標準；只要同儕審查確認其方法論完備無瑕，論文作者又能提供公開取閱所需的發表費用，論文即可過關發表（詳見《知識通訊評論》三十九期〈免費取閱期刊的困境〉）。蘇瑞治表示，不論是要發表懷疑或是確認先前研究結果的論文，這都會容易得多；其他期刊的編輯對這麼低的接受門檻能否吸引投稿表示懷疑，並說論文審查者可能也會基於同一理由，不太願意為該期刊審查論文。

就這樣做

另一個方法是對論文的實驗方法章節投以更多的關注。今年六月有兩本新發行的期刊，《冷泉港實驗流程》 (Cold Spring Harbor Protocols) 與《自然實驗流程》 (Nature Protocols) ，完全只發表實驗流程；給予方法章節和完整一篇科學論文相同的編輯關注，這應該可讓作者詳列經常是至關緊要的實驗方法瑣碎之處。這兩本期刊都有讓作者與讀者互相討論的機制，以解決嘗試複製先前研究結果時出現的問題。

「後生晚輩時常不太願意讓自己的名字與負面評論連在一起。 —- 迪斯特勒」

還有一種方法是將網路上各處的討論連結起來。掛在美國康乃爾大學的線上物理學預印本資料庫 ArXiv ，在二○○五年八月實施一種「回溯」功能，讓線上關於某網頁的討論可輕易連結到原始頁面。從 ArXiv 論文進行回溯，一般會導向物理學家的部落格文章，從而開啟一個介於公開同儕審查與研討會咖啡室閒聊之間的討論網絡。看到論文被公開剖析的作者可能會覺得渾身不太對勁，但這是個提供該社群以非正式，甚至帶有匿名性的方式，對論文提出看法的絕佳方法。協助發展 ArXiv 回溯功能的美國德州大學弦論學家迪斯特勒 (Jacques Distler) 表示，後生晚輩時常不太願意讓自己的名字與負面評論連在一起，以免發現那是日後找工作時需要倚賴的有力人士。

在 ArXiv 傳上論文，就有機會動員整個科學界幫你除錯。

諾貝爾獎得主免疫學家梅達華 (Peter Medawar) ，在四十年前宣稱所有的科學論文都是詐欺，因為它們把假設透過實驗成為結論的研究過程描述成順利的轉移，但事實上多是十分雜亂不清的。使發表領域從傳統論文的限制掙脫出來的各方評論、部落格及回溯，或能使科學文獻比較不像梅達華所認定的那麼詐欺，也能有助於許多努力複製已宣稱結果的苦惱科學家，在沒必要的時候不必自尋煩惱。複製實驗結果就其概念上的重要性而言，是個雜亂無章、社會性的工作；也許它需要的就是一個雜亂無章、社會性的媒介。