Comment l'hypothèse nulle soutient la vie d'un hominidé velu
J'ai récemment reçu une lettre d'un anthropologue commentant un nouveau rapport publié dans la revue Proceedings of the Royal Society. Le thème du rapport était un Bigfoot - plus précisément, une analyse génétique des cheveux, sur laquelle diverses personnes ont pour beaucoup déclaré appartenir à un primate géant velu et inconnu.
Une équipe internationale de scientifiques dirigée par le généticien Bryan Sykes de l'Université d'Oxford n'a trouvé aucune preuve que l'ADN de ces cheveux appartient à de mystérieux primates. Au lieu de cela, pour la plupart, ils appartenaient à des mammifères complètement mystérieux - porcs-épics, ratons laveurs et vaches.
Mon correspondant a résumé son opinion succinctement: «Eh bien, et ça!»
Ce nouveau travail ne restera pas dans l'histoire comme l'un des plus grands travaux scientifiques de tous les temps. Cela ne change pas notre vision du monde naturel et de nous-mêmes. Mais cela démontre la manière contre-intuitive dont la science moderne fonctionne.
Les gens croient souvent que le travail des scientifiques consiste à prouver que l'hypothèse est vraie - l'existence d'électrons ou la capacité d'un médicament à traiter le cancer. Mais souvent, les scientifiques font le contraire: ils décident de réfuter l'hypothèse.
Les scientifiques ont mis plusieurs décennies à développer cette méthode, mais un jour au début des années 1920 se distingue particulièrement dans cette histoire. Dans une station de recherche agricole en Angleterre, trois scientifiques ont pris une pause thé. Le statisticien Ronald Fisher a versé une tasse et l'a offerte à sa collègue
Muriel Bristol .
Bristol a refusé. Elle a préféré le goût du thé avec du lait lorsque le lait a été versé pour la première fois dans une tasse.
"C'est absurde," répondit Fisher, comme on dit. "Je suis sûr qu'il n'y a pas de différence."
Mais Bristol a tenu bon. Elle a affirmé qu'elle pouvait remarquer la différence.
Le troisième scientifique qui a assisté à la conversation, William Roach, a proposé une expérience. (Cela peut aussi avoir été un flirt scientifique: Roach et Bristol se sont mariés en 1923). Mais comment vérifier la déclaration de Bristol? L'action la plus simple pour Fisher et Roach était de verser une tasse de thé pour qu'elle ne le voie pas, de l'essayer et de lui demander de deviner comment cela a été fait.
Mais si Bristol devine bien, ce ne sera pas la preuve de sa grande sensibilité. Avec 50% de chances d'obtenir la bonne réponse, elle peut simplement la deviner par accident.
Quelques années plus tard, dans son livre de 1935, The Design of Experiments, Fisher décrit comment vérifier une telle affirmation. Au lieu d'essayer de prouver que Bristol peut sentir la différence entre différentes tasses de thé, il a essayé de rejeter l'hypothèse que son choix était aléatoire. "Cette hypothèse peut être appelée l'
hypothèse nulle ", a écrit Fisher. - L'hypothèse nulle n'est jamais prouvée, mais elle peut être réfutée au cours de l'expérience. Nous pouvons dire que toute expérience n'existe que pour donner aux faits une chance de réfuter l'hypothèse nulle. »
Fisher a trouvé un moyen de rejeter l'hypothèse nulle - que Bristol fait un choix aléatoire. Il préparera huit tasses de thé, dans quatre desquelles il versera du lait en premier lieu et dans les autres en deuxième. Il mélange au hasard les tasses et suggère à Bristol d'essayer une tasse de thé. Ensuite, il les divisera en deux groupes - les tasses, dans lesquelles, à son avis, le lait a été versé en premier, tomberont dans un groupe et les autres dans un autre.
Bristol aurait expérimenté avec brio et correctement identifié les huit tasses. Grâce à la conception de l'expérience Fisher, les chances qu'elle divise correctement huit tasses en deux groupes au hasard étaient faibles. Il y avait 70 façons différentes de diviser huit tasses en deux groupes de 4, ce qui signifiait que Bristol pouvait déterminer le tri correct des tasses par hasard dans seulement 1 cas sur 70.
Le test de Fisher n'a pas pu éliminer complètement la possibilité que Bristol ait deviné correctement. Cela signifiait simplement que la probabilité que cela soit faible. Il pourrait le réduire encore plus en faisant boire plus de thé à Bristol, mais il ne pourrait jamais le réduire à zéro.
Puisqu'il est impossible de trouver des preuves absolues, Fisher a préféré une approche pratique des expériences. Dans le laboratoire où ils ont travaillé avec Bristol, Fisher a dû analyser les données accumulées au cours des décennies pour déterminer si ces informations pouvaient donner une idée de divers détails, tels que la meilleure recette pour fertiliser les céréales. Les scientifiques pourraient utiliser ces données pour développer de plus grandes expériences avec une précision toujours croissante des résultats. Fisher pensait qu'il était inutile de concevoir une expérience qui pourrait prendre des siècles pour produire des résultats. À un moment donné, pensa-t-il, les scientifiques n'ont plus qu'à terminer le travail.
Il croyait qu'une marge d'erreur significative était de 5%. Si nous supposons que l'hypothèse nulle est vraie et constatons que les chances d'apparition des données ne dépassent pas 5%, elle peut être rejetée en toute sécurité. Dans le cas de Bristol, les chances s'inscrivent dans ce cadre, elles s'élevaient à environ 1,4%.
Grâce en grande partie à Fisher, l'hypothèse nulle est devenue un outil important pour la découverte scientifique. Des vérifications d'hypothèses nulles peuvent être trouvées dans n'importe quel domaine de la science, de la psychologie à la virologie et à la cosmologie. Et les scientifiques utilisent une marge d'erreur de cinq pour cent après Fisher.
Ce qui nous ramène au bigfoot.
Au cours des années d'existence de Bigfoot, Bigfoot, Yeti et d'autres créatures mystérieuses, diverses preuves douteuses ont été proposées. Leur existence n'a pas été prouvée, mais elle n'a pas été clairement réfutée
Les gens prétendent depuis des décennies avoir des humanoïdes velus. Ils ont offert des photographies granuleuses, des moulages ambigus de pistes, des morceaux de cheveux mystérieux. Ces dernières années, ils ont même essayé d'extraire l'ADN des cheveux, mais les scientifiques ont rejeté ces études génétiques, car elles n'appliquaient pas les mesures de sécurité standard utilisées dans ces études.
Les partisans de Bigfoot soutiennent constamment que les universitaires professionnels ignorent délibérément les preuves irréfutables. Le problème est que ces partisans n'adoptent pas une approche scientifique de la question Bigfoot. Il y a donc deux ans, Sykes et ses collègues ont décidé de mener une étude scientifique sur ces poils du «primate anormal». Cela comprenait la création de l'hypothèse nulle, que nous devons essayer de réfuter.
Ils ont développé l'hypothèse nulle suivante: les cheveux qui appartiendraient au gros pied (gros pied, yéti ou autres espèces locales de la créature), en fait, n'appartiennent pas à un primate inconnu, mais à des mammifères célèbres. Ils ont extrait des fragments d'ADN de 30 échantillons de cheveux différents et ont pu isoler la même courte section de chaque échantillon. Ils l'ont ensuite comparé aux fragments d'ADN correspondants obtenus de nombreux mammifères vivants.
Les résultats étaient clairs: les scientifiques ont trouvé une correspondance exacte avec les mammifères connus pour les 30 échantillons.
Est-ce à dire que Sykes et ses collègues ont nié l'existence de Bigfoot? Non. Cela signifie simplement que Sykes, contrairement à Fisher et à son thé, ne pouvait pas réfuter l'hypothèse nulle. Mais la question de l'existence du bigfoot reste ouverte, et le sera toujours.
Cela ne veut pas dire qu'il n'y a pas eu de surprise dans l'étude Sykes. Deux échantillons de poils de l'Himalaya ont coïncidé avec de l'ADN extrait d'un ours polaire fossile de 40 000 ans. Ce qui est étrange, leur ADN ne coïncide pas avec les ours polaires qui vivent aujourd'hui.
Dans le rapport, Sykes et ses collègues suggèrent une option sur la façon dont cela pourrait se produire. Il est possible que les anciens ours polaires et les ours bruns se soient croisés, et certains des ours vivant dans l'Himalaya portent encore un morceau d'ADN de l'ancien ours polaire.
Certains sceptiques ont proposé une explication alternative. Il est possible que l'ADN, similaire à celui de l'ours polaire, ait été prélevé sur un mammifère vivant maintenant - disons, un ours brun - qui a subi quelques mutations qui ont créé une fausse ressemblance avec l'ADN d'un ancien ours polaire.
Ces sceptiques, en fait, ont créé l'hypothèse nulle. Et vous pouvez le réfuter d'une manière simple. Les scientifiques doivent trouver plus d'ADN de ces mystérieux ours. Si d'autres sections de l'ADN correspondent également à celles des anciens ours polaires, cette hypothèse nulle peut être rejetée.
C'est ainsi que la science progresse, d'une hypothèse nulle à une autre.
Karl Zimmer est chroniqueur pour le New York Times, auteur de 12 livres, dont A Planet of Viruses.