在科學研究領域,自然實驗是一種有趣且具啟發性的研究方法。與傳統的隨機實驗不同,自然實驗是在自然或其他無法控制的因素影響下,研究者無法進行實驗干預的情況下進行的觀察性研究。這種情況下的暴露通常呈現出隨機分配的特徵,使得自然實驗在許多情況下成為理解因果關係的重要工具。
自然實驗的主要特點在於其能夠在明確定義的子群體中,評估某種暴露如何影響結果。與傳統的觀察性研究相比,自然實驗能夠提供對於因果推斷的更強支持。這使得在難以或不道德進行控制實驗的情況下,自然實驗成為研究者探究變數之間關係的重要方法。
自然實驗的歷史可以追溯到1854年倫敦的霍亂疫情。當時,醫生約翰·斯諾利用死亡和疾病的地圖,找出了霍亂的源頭,發現住在布羅德街附近的人因為使用污染的水泵而染病。斯諾的發現不僅拯救了許多人的生命,也奠定了自然實驗的基石。
這是一個“在宏觀規模上的實驗”,因為水源的污染並不受科學家的控制。
在1998年,研究者Angrist和Evans探討了家庭規模對母親勞動市場結果的影響。他們發現,家庭中兩個孩子的性別組合可以作為一種自然實驗,有助於評估生育第三個孩子對母親職業生涯的實際影響。結果顯示,家庭規模對較貧窮及教育程度較低的女性影響更大,而對丈夫的收入影響不大。
在經濟學研究中,遊戲節目被視為一種自然實驗。雖然觀看遊戲節目可能看似人為的情境,但其實際上提供了在無干預的情況下研究經濟行為的機會,特別是在決策風險和合作行為方面。
2002年在美國蒙大拿州海倫娜實施的禁煙法案也成為自然實驗的例子。禁煙法案生效六個月內,心臟病發作的比率下降40%。然而,在法案撤除後,心臟病發生率又回升。這樣的情況提示我們,自然實驗的結果可能會受到控制變數的影響,使結論更具挑戰性。
核武器的試驗釋放了大量放射性同位素,這其實為研究人體不同組織中細胞替換速率提供了一個大規模的自然實驗環境。由於倫理問題,這無法在正常的實驗設計中進行,但這樣的觀察仍然提供了許多關於人類生物的洞見。
對於什麼因素決定收入的研究,Angrist利用越南戰爭徵兵抽籤作為自然實驗的框架,分析了服役與非服役者的收入差異。結果發現,退伍軍人的收入預計比非退伍軍人少15%。
隨著工業革命的到來,許多物種的蝴蝶表現出工業黑化現象。隨著污染減少,這一現象得到了自然實驗的證據,並使得生物學家在解釋自然選擇時有了新的理解。
總結來看,自然實驗提供了一種絕佳的機會,使我們能在無法進行控制實驗的情況下,探究因果關係的影響。它不僅推進了多個學科的研究,也為人們在理解風險及作出決策時提供了寶貴的見解。然而,在這些自然實驗中,我們到底應該如何評估暴露的真實影響與潛在的干擾因素呢?