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自然实验的奇妙世界：你知道如何用自然环境进行科学研究吗？
科学研究的技术和方法不断演进，然而在许多情况下，研究人员往往无法进行可控实验。这时，自然实验便派上用场。自然实验是指个体或群体在由自然或其他无法由研究者控制的因素所决定的实验和对照条件下进行的研究。这种研究方法模仿了随机分配的过程，因此，被视为观察性研究的一种，而非传统意义上的随机实验。
自然实验最适合用于明确的暴露情况及清楚定义的子群体，且相似的子群体缺乏此暴露，这样的结构使得结果变化能够被合理地归因于该暴露。
在许多情境之下，进行可控实验极其困难或缺乏伦理性，这些区域包含流行病学的研究，例如评估原子弹爆炸期间生活在广岛附近的人受辐射的健康影响，或经济学中的问题，例如评估美国成人的教育程度对于经济回报率的影响。
历史范例
最著名的早期自然实验之一发生在1854年伦敦的霍乱疫情。当时，医生约翰·斯诺（John Snow）透过地图分析确定了疫情的来源，发现布罗德街附近的公用水泵是霍乱的根源。他的研究显示，饮用这水泵的水与死亡及生病之间存在强烈的关联性。
斯诺认为当时伦敦的水供应系统发展混乱，这种情况可视为“一场宏大的实验”。
近期范例
家庭大小
1998年，Angrist和Evans的研究旨在估计家庭大小对母亲的劳动市场结果的影响。他们发现，拥有两个同性孩子的家庭普遍更可能拥有第三个孩子。透过性别组合，自然实验的特性让研究人员能够进一步分析第三个孩子的出生如何影响母亲的工作结果。
游戏节目
在经济学中，游戏节目被视为一种自然实验。尽管这些节目并不属于实验室环境，但它们的出现没有科学家的干预，让研究者可以研究经济行为的各种形式。
烟草禁令
在蒙大拿州海伦娜，一项烟草禁令于2002年6月至12月间实施。在这段时间内，研究人员观察到心脏病发作的比例下降了40%。禁令结束后，心脏病发作的比例则再次回升，这是一个典型的自然实验的例子，展示了政策变化如何影响健康结果。
核武器测试
核武器的测试释放了大量放射性同位素，这些同位素可被生物体所存储。这件事无法进行人为的实验，但却为1963年前出生的个体提供了一种机会，用以观察人体不同组织细胞的替换率。
越南战争征兵
在经济学研究中，征兵抽签被用作自然实验的一个范例。研究人员发现，荣军的平均收入比没有参军的人少了约15%。这类研究展示了自然实验可以如何帮助我们理解更广泛的社会问题。
工业黑化现象
在19世纪的工业革命期间，某些蛾类物种出现了工业黑化现象，它们的深色变种因空气污染而变得更为普遍。随着环保政策的改善，这一现象则出现逆转。生物学家透过这一过程总结出，自然选择是解释整体衰退的唯一可信解释。
自然实验在我们理解复杂现象及其因果关系方面提供了无可替代的视角。在这个瞬息万变的科学世界中，我们又该如何定义和革新我们对这些复杂现象的理解呢？
