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自然實驗的奇妙世界：你知道如何用自然環境進行科學研究嗎？
科學研究的技術和方法不斷演進，然而在許多情況下，研究人員往往無法進行可控實驗。這時，自然實驗便派上用場。自然實驗是指個體或群體在由自然或其他無法由研究者控制的因素所決定的實驗和對照條件下進行的研究。這種研究方法模仿了隨機分配的過程，因此，被視為觀察性研究的一種，而非傳統意義上的隨機實驗。
自然實驗最適合用於明確的暴露情況及清楚定義的子群體，且相似的子群體缺乏此暴露，這樣的結構使得結果變化能夠被合理地歸因於該暴露。
在許多情境之下，進行可控實驗極其困難或缺乏倫理性，這些區域包含流行病學的研究，例如評估原子彈爆炸期間生活在廣島附近的人受輻射的健康影響，或經濟學中的問題，例如評估美國成人的教育程度對於經濟回報率的影響。
歷史範例
最著名的早期自然實驗之一發生在1854年倫敦的霍亂疫情。當時，醫生約翰·斯諾（John Snow）透過地圖分析確定了疫情的來源，發現布羅德街附近的公用水泵是霍亂的根源。他的研究顯示，飲用這水泵的水與死亡及生病之間存在強烈的關聯性。
斯諾認為當時倫敦的水供應系統發展混亂，這種情況可視為“一場宏大的實驗”。
近期範例
家庭大小
1998年，Angrist和Evans的研究旨在估計家庭大小對母親的勞動市場結果的影響。他們發現，擁有兩個同性孩子的家庭普遍更可能擁有第三個孩子。透過性別組合，自然實驗的特性讓研究人員能夠進一步分析第三個孩子的出生如何影響母親的工作結果。
遊戲節目
在經濟學中，遊戲節目被視為一種自然實驗。儘管這些節目並不屬於實驗室環境，但它們的出現沒有科學家的干預，讓研究者可以研究經濟行為的各種形式。
煙草禁令
在蒙大拿州海倫娜，一項煙草禁令於2002年6月至12月間實施。在這段時間內，研究人員觀察到心臟病發作的比例下降了40%。禁令結束後，心臟病發作的比例則再次回升，這是一個典型的自然實驗的例子，展示了政策變化如何影響健康結果。
核武器測試
核武器的測試釋放了大量放射性同位素，這些同位素可被生物體所存儲。這件事無法進行人為的實驗，但卻為1963年前出生的個體提供了一種機會，用以觀察人體不同組織細胞的替換率。
越南戰爭徵兵
在經濟學研究中，徵兵抽籤被用作自然實驗的一個範例。研究人員發現，榮軍的平均收入比沒有參軍的人少了約15%。這類研究展示了自然實驗可以如何幫助我們理解更廣泛的社會問題。
工業黑化現象
在19世紀的工業革命期間，某些蛾類物種出現了工業黑化現象，它們的深色變種因空氣污染而變得更為普遍。隨著環保政策的改善，這一現象則出現逆轉。生物學家透過這一過程總結出，自然選擇是解釋整體衰退的唯一可信解釋。
自然實驗在我們理解複雜現象及其因果關係方面提供了無可替代的視角。在這個瞬息萬變的科學世界中，我們又該如何定義和革新我們對這些複雜現象的理解呢？
