一篇想法如何成為已發表的科學論文

“每日愛因斯坦”採訪系外行星科學家莫婭·麥克蒂爾,瞭解這一過程以及我們為何可以信任科學論文

莫婭是一位科學傳播專家,同時也是一位科學家,所以今天我想問問她,撰寫一篇科學論文需要經歷哪些步驟。從一個想法到一個已發表的論文,這個過程是怎樣的?為什麼我們應該比在網際網路上找到的其他寫作或新聞報道更信任這些科學出版物呢?

我之前在這個節目中說過,不要信任那些不引用來源的文章,但我們還沒有討論過,我們為什麼要從一開始就信任這些被引用的來源。所以,謝謝你能來這裡,莫婭。


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謝謝邀請我來。

所以,我有一個想法,我把它寫下來,然後就發表了,對嗎?

那是三個步驟的版本,是的。但引擎蓋下還有很多東西,否則拿到博士學位就不會要花五六年時間了,對吧?從頭開始說,人們說科學始於一個想法,但它甚至在那之前就開始了。因為當我剛開始讀研究生院時,科學過程中最令我畏懼的事情之一就是提出想法。在那之前,我已經做了幾年的研究,但研究專案總是被分配給我,我從未提出過自己的想法或研究專案的論文。

你必須經過大量的培訓才能達到能夠提出自己的想法或研究專案的程度。它始於一個想法,但這一部分也包含了很多內容。

您能給我們介紹一下您最近的專案嗎?

當然,我很樂意。我實際上剛剛提交了出版申請,所以現在是談論這個問題的最佳時機。這個想法實際上不是我自己的。我係裡的一位教員在淋浴時想到了這個想法。那是所有科學家進行最佳思考的地方!

所以他想到了這個想法,並把它告訴了我,我認為探索它會非常令人興奮。他提出的想法或他想回答的問題是,“行星是否更可能在移動緩慢的恆星周圍形成?恆星的速度與其是否會擁有行星之間是否存在某種關係?”

我接受了這個想法並進行了研究。我接下來要做的事情是弄清楚我要研究哪種型別的資料來回答這個問題。作為一名天文學家,我可以訪問非常多的資料。天文臺每年都在採集拍位元組或太位元組量級的資料。所以我可以選擇我想使用哪種型別的資料。

對於這個專案,因為我對行星和恆星的速度感興趣,我知道我應該使用開普勒任務的資料,該任務負責發現我們迄今為止發現的大部分行星,以及蓋亞任務的資料,該任務負責為我們提供迄今為止我們見過的最準確和精確的銀河系恆星地圖。所以,下一步是弄清楚我想使用哪種型別的資料。

然後我必須進行實驗。我們科學家經常談論科學方法。這是一個很好的經驗法則,對於科學過程的進行方式來說,這是一個很好的建議,但它並不完全準確。有時,您會根據您所做的研究型別偏離科學方法。

作為一名天文學家,我無法真正用恆星進行實驗。我不能出去設定一個對照組,並用不同的方法操縱不同的恆星,看看它如何改變結果,這才是大多數人認為的科學。相反,我必須在計算機上完成所有實驗。我必須獲取我擁有的資料,並將其分成不同的群體或不同的組。

所以我有一組擁有行星的恆星和一組沒有行星的恆星,我可以比較它們的速度,因為那是我想要回答的問題。這聽起來很容易,但我花了好幾個月才完成這項工作,因為我想確保我做得對。這引出了我做的下一步,以及您應該真正信任科學出版物的下一個原因。

我花了很多時間做的事情之一是與該領域的其他專家交談,並詢問他們我可能做錯了什麼。我拜訪了我係裡的不同教員,我給在該領域工作的博士後研究員發電子郵件,我說,我觀察到了這件事,我得到了這個結果,您怎麼看?您能想到我可能做錯了什麼嗎?您能想到任何我沒有想到的可以解釋這種情況的事情嗎?

所以,我真的做了很多工作來試圖證明自己是錯的,這似乎與科學應該做的事情背道而馳,但一位優秀的科學家想要確保她的工作是準確的,所以我花了很多時間證明自己是錯的,最終成功地證明了自己是錯的……不幸的是,或者幸運的是,這取決於你怎麼看。

所以,我花了幾個月的時間研究我的結果,並認為行星更可能在移動緩慢的恆星周圍形成,或者至少更可能在移動緩慢的恆星周圍生存。然後有一天,在與我的導師和該領域的其他專家進行了長時間的對話後,我更改了程式碼中的幾個變數,結果就消失了。我觀察了幾個月的事情實際上只是開普勒望遠鏡的一些選擇偏差的結果。

您能告訴我們,在開普勒的例子中,選擇偏差是什麼意思嗎?

是的,當然可以。開普勒是一個了不起的望遠鏡,它已經停止運行了。但在九年的時間裡,它一直盯著太空,試圖尋找行星。它這樣做的方式是測量我們從天空不同區域獲得的亮度量。如果一顆行星從一顆恆星前面經過,那麼它將阻擋該恆星的部分光線。隨著時間的推移,我們會測量到來自天空某個區域的亮度量下降。

但是望遠鏡只能觀察某些事物,或者會受到某些事物的限制。因此,開普勒只能觀察到足夠明亮到開普勒能夠看到的恆星。所以這就是一個偏差。開普勒傾向於觀察非常明亮的恆星。

它也傾向於尋找容易看到的行星。這些行星將是靠近恆星的行星。這些行星將是更大的行星。看到一顆較大的行星比看到一顆較小的行星要容易得多。這就是我所說的選擇偏差的意思。有些事物對於這架望遠鏡來說更容易看到,因此我們將傾向於看到這些型別的事物,而不是那些更難觀察到的事物。

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