Любой ученый хочет внести свой вклад в мировую науку, быть полезным и, возможно, даже оставить свой след в истории. Но где взять идею для исследования, как правильно сформулировать гипотезу и как поставить эксперимент, чтобы он был успешным? В рамках проекта «Как поступить» биолог, профессор Сколтеха Филипп Хайтович рассказал, как пройти путь от идеи до публикации в престижном научном журнале.

Где брать идеи

Обычно идеи для исследований появляются в ходе общения с коллегами. Иногда мысль приходит, когда вы сидите на конференции или читаете статью, но в любом случае она обсуждается с коллегами, которые могут ее отклонить. В одиночку способны работать математики, но в биологии, как и в большинстве других наук, это непродуктивно: ученые постоянно взаимодействуют друг с другом. Важно также, чтобы идея могла быть воплощена практически. В биологии множество ограничений. Например, нельзя достать мозг из головы живого и здорового человека, чтобы посмотреть, как он работает.

Как сформулировать хорошую гипотезу

Большинство исследований начинается с гипотезы или со сбора необходимых данных, чтобы сформулировать гипотезу. Хорошая гипотеза должна предсказывать что-то, что можно проверить экспериментально. Если гипотеза не имеет предсказательной силы, она плохая. Если ее невозможно проверить экспериментально, это не гипотеза, а просто идея. Предположим, вы выдвигаете гипотезу: если выпить прокисшее молоко, заболит живот. После этого вы находите испытуемых. Представители экспериментальной группы пьют прокисшее молоко, и у них начинает болеть живот. Контрольная группа пьет нормальное, свежее молоко, и в этой группе живот ни у кого не болит. Вы проверили гипотезу.

Как составить репрезентативную выборку

Проводя эксперименты, вы всегда работаете с двумя выборками: экспериментальной и контрольной. Первая будет подвергаться экспериментальному воздействию, вторая — нет. Обе выборки должны быть сбалансированы по всем параметрам, за исключением тестируемого. Допустим, есть две группы людей: в первой — те, у кого диагностировали какое-то заболевание, во второй — люди, не имеющие этого заболевания. Диагноз должен быть единственным существенным отличием между этими двумя группами людей. Все остальное у них должно быть одинаковым: пол, возраст, социальный статус, условия питания, наличие других заболеваний. Кроме того, должны совпадать условия и время тестирования, температура воздуха в помещении в ходе эксперимента, способ регистрации данных и так далее. Такое, конечно, недостижимо в реальной жизни. Но, по крайней мере, можно попытаться сделать так, чтобы никаких значимых отличий между группами не было. Не обязательно стремиться к тому, чтобы в обеих группах были, к примеру, исключительно люди 21 года. Достаточно будет равномерного распределения по возрасту, чтобы в каждой выборке было примерно одинаковое количество людей каждой возрастной группы. На исход эксперимента может повлиять все, поэтому стремитесь максимально сбалансировать выборки по всем возможным параметрам.

Рекомендуем по этой теме:
10316
Как открыть свою лабораторию

Важность критерия воспроизводимости эксперимента

Эксперимент должен быть воспроизводимым. Если он не воспроизводится, то, скорее всего, это говорит о нестабильности изучаемого вами явления. А если оно нестабильно, то формулировать на его основании гипотезу некорректно. Допустим, ученый проводит эксперимент на двух группах людей. В первой группе были люди с каким-то заболеванием. Во второй — те, у кого этого заболевания не было. Экспериментатор заметил, что активность определенного гена у этих людей различается, и выдвинул гипотезу, что этот ген играет большую роль в течение заболевания. Был сформулирован ряд предположений, которые должны быть доказаны или опровергнуты в ходе дальнейших экспериментов. Затем выяснилось, что в другой популяции такой разницы в работе гена между больными и здоровыми людьми нет. Получается, эта гипотеза правильна лишь в отношении некоторых больных. Значит, надо узнать, по каким критериям они отличаются от остальных. Может быть, это вызвано популяционными отличиями: у европейцев ген ведет себя так, а у жителей Китая — иначе. В этом случае нужно уточнять свою гипотезу.

Ученые не стремятся ставить эксперименты таким образом, чтобы их предположения непременно подтверждались. Порой реальные результаты не совпадают с ожидаемыми. Выдвигая гипотезу, вы всегда пытаетесь предсказать какие-то явления, реакции. Любой ученый может проверить ваши предсказания. Если изначальный эксперимент эти предсказания не опровергал, а при повторном проведении эксперимента результаты получились другие, это может быть вызвано тем, что вы или другой ученый просто не учли какой-то фактор, повлиявший на ход эксперимента. Но совсем другое дело, если люди в точности повторили изначальный эксперимент и получили другой результат.

В науке все держится на репутации. Если ученый публикует статью со своей гипотезой или результатами исследования, то он отвечает за нее своей репутацией. Если он опубликовал статью, а потом выяснилось, что выводы были неправильными, то на первый раз его могут простить, хотя тоже не всегда. Но если он повторно публикует неподтверждаемые результаты, то через какое-то время его статьи просто перестанут публиковать, а его самого перестанут считать ученым.

Когда браться за статью

Не всегда статья пишется по окончании исследования. Ее можно написать и на стадии формулировки гипотезы. Если вы получили какие-то данные в ходе эксперимента и на их основании выдвинули гипотезу, то ее можно сразу же опубликовать. Иначе о ней узнают только ваши родственники и друзья, а это не очень эффективно. Вашу статью прочтут, ее могут счесть интересной или не очень. Кто-то может решить проверить вашу гипотезу или, основываясь на ней, провести собственный эксперимент. Вашу гипотезу могут подтвердить или опровергнуть. Какой-нибудь ученый может написать: «Я провел эксперимент, гипотеза подтвердилась, к тому же я выяснил что-то новое». Или: «Я проверил ваши предположения, и у меня ничего не подтвердилось. Скорее всего, гипотеза неверна».

Рекомендуем по этой теме:
30048
5 фильмов об университете

Как попасть в престижный научный журнал

Чтобы статью опубликовали в престижном журнале, она должна быть интересна большому количеству людей, а значит, должна включать в себя новые, оригинальные идеи или совершать прорыв в той тематике, которая многих интересует. И все же этого недостаточно, чтобы статью взяли, к примеру, в британский научный журнал Nature или в американский Science. За публикации в этих журналах отвечает профессиональная коллегия редакторов, отвергающих 95% или даже 98% присылаемых им статей.

Отбор статей происходит следующим образом. Профессор, мечтающий опубликоваться в Nature, пишет статью и отправляет ее в издательство. В первую очередь статья попадает к редактору, отвечающему за тот тематический раздел, к которому она подходит. Это может быть нейробиология, биоинформатика или гастроэнтерология, например. Если редактор увидит, что статья совершенно не годится, он напишет профессору через пару дней: «Большое спасибо, но, к сожалению, ваша статья не подходит для нашего журнала». В редких случаях, когда редактор считает, что статья достаточно высокого уровня, он посылает ее научным рецензентам. Научными рецензентами становятся ведущие профессора в той области, к которой относится статья. Любой ведущий профессор хочет опубликоваться в таком престижном журнале, поэтому, разумеется, он соглашается быть рецензентом: ему невыгодно отказывать и сердить редактора. Обычно статья посылается трем-четырем экспертам. В течение месяца — иногда быстрее, иногда медленнее — они рассматривают статью, изучают ее и затем сообщают редактору свое мнение. Пишут: «Это хорошая статья, но эксперимент, мне кажется, нужно проводить по-другому». Или: «Неплохая статья, но анализ некачественный — нужно переделать». А может быть и хуже: «Статья плохая, гипотеза была опровергнута три года назад, автор не потрудился посмотреть на опубликованные данные». Мнение эксперта довольно полезно: он может указать на ошибки, допущенные в ходе эксперимента или анализа данных. В соответствии с ответами рецензентов редактор, отвечающий за статью, принимает решение, брать ли ее сразу, просить автора доработать ее или отвергнуть.

Если статью вернули для доработки, шансы на публикацию равны примерно 50%. В случае, когда рецензенты были не слишком критичны, если они сказали, что в принципе работа хорошая, но нуждается в доработке, шансы 80–90%. Возможно, впрочем, что редактора не удовлетворят правки, и статью отправят для публикации в менее солидный журнал.

Случается, что профессор, являющийся рецензентом, сам пишет близкую по тематике статью. Тогда он может искусственно задерживать выход вашей статьи, надеясь, что его статья будет опубликована первой. Если вы предполагаете, что потенциальным рецензентом вашей статьи может стать ваш конкурент, то вы можете сообщить об этом редактору. Тогда конкурент будет исключен из процесса рецензирования, а статью передадут кому-то другому. Обычно редакторы охотно на это соглашаются.

Как пройти весь путь от идеи до публикации?

Определитесь с темой исследования. Общайтесь с коллегами, ходите на конференции, читайте статьи — пространство идей повсюду.

Сформулируйте гипотезу. Она должна заключать в себе предположения, которые можно проверить экспериментальным путем.

Составьте выборку. Сбалансируйте экспериментальную и контрольную выборки по максимальному количеству параметров.

Проводя эксперимент, помните, что он должен быть воспроизводимым. Будьте готовы к тому, что кто-то может его повторить.

При публикации в крупном научном журнале вам могут прислать статью обратно на доработку.

Постарайтесь предотвратить ситуацию, когда вашим рецензентом становится ваш конкурент.