Bagaimana hipotesis nol mendukung kehidupan hominid berbulu
Baru-baru ini saya menerima surat dari seorang antropolog yang mengomentari laporan baru yang diterbitkan dalam jurnal Proceedings of the Royal Society. Tema dari laporan ini adalah manusia salju - lebih tepatnya, sebuah analisis genetik rambut, yang dimiliki oleh banyak orang menyatakan bahwa mereka termasuk primata berbulu yang tidak dikenal.
Sebuah tim ilmuwan internasional yang dipimpin oleh ahli genetika Bryan Sykes dari Universitas Oxford belum menemukan bukti bahwa DNA rambut ini milik primata misterius. Sebaliknya, sebagian besar, mereka milik mamalia yang benar-benar misterius - landak, rakun, dan sapi.
Koresponden saya merangkum pendapatnya dengan singkat: "Ya, dan itu!"
Karya baru ini tidak akan tetap dalam sejarah sebagai salah satu karya ilmiah terbesar sepanjang masa. Itu tidak mengubah pandangan kita tentang dunia alami dan diri kita sendiri. Tapi itu menunjukkan cara berlawanan di mana sains modern bekerja.
Orang sering percaya bahwa karya para ilmuwan adalah untuk membuktikan bahwa hipotesis itu benar - adanya elektron, atau kemampuan obat untuk mengobati kanker. Tetapi seringkali, para ilmuwan melakukan hal sebaliknya: mereka memutuskan untuk membantah hipotesis tersebut.
Para ilmuwan membutuhkan waktu puluhan tahun untuk mengembangkan metode ini, tetapi suatu hari di awal tahun 1920-an sangat menonjol dalam kisah ini. Di sebuah stasiun penelitian pertanian di Inggris, tiga ilmuwan beristirahat minum teh. Ahli statistik Ronald Fisher menuangkan secangkir dan menawarkannya kepada rekannya,
Muriel Bristol .
Bristol menolak. Dia lebih suka rasa teh dengan susu ketika susu pertama kali dituangkan ke dalam cangkir.
"Omong kosong," jawab Fisher, seperti yang mereka katakan. "Aku yakin tidak ada perbedaan."
Tapi Bristol berdiri tegak. Dia mengklaim bisa melihat perbedaannya.
Ilmuwan ketiga yang menghadiri percakapan itu, William Roach, mengusulkan eksperimen. (Ini mungkin juga merupakan godaan ilmiah: Roach dan Bristol menikah pada 1923). Tetapi bagaimana cara memeriksa pernyataan Bristol? Tindakan paling sederhana untuk Fisher dan Roach adalah menuangkan secangkir teh sehingga dia tidak melihatnya, mencobanya dan memintanya untuk menebak bagaimana itu dibuat.
Tetapi jika Bristol menebak dengan benar, ini tidak akan menjadi bukti sensitivitasnya yang tinggi. Dengan kemungkinan jawaban yang benar 50%, ia bisa menebaknya secara tidak sengaja.
Beberapa tahun kemudian, dalam bukunya 1935, The Design of Experiments, Fisher menjelaskan bagaimana memverifikasi pernyataan seperti itu. Alih-alih mencoba membuktikan bahwa Bristol dapat merasakan perbedaan antara cangkir teh yang berbeda, ia mencoba untuk menolak hipotesis bahwa pilihannya adalah acak. "Hipotesis ini dapat disebut
hipotesis nol ," tulis Fisher. - Hipotesis nol tidak pernah terbukti, tetapi dapat disangkal selama percobaan. Kita dapat mengatakan bahwa percobaan apa pun hanya ada untuk memberikan fakta peluang untuk menyangkal hipotesis nol. ”
Fisher menemukan cara untuk menolak hipotesis nol - bahwa Bristol membuat pilihan acak. Dia akan menyiapkan delapan cangkir teh, empat di antaranya dia akan tuangkan susu di tempat pertama, dan yang tersisa di yang kedua. Dia secara acak mencampur cangkir dan menyarankan Bristol mencoba satu cangkir teh. Kemudian dia akan membaginya menjadi dua kelompok - cangkir, di mana, menurut pendapatnya, susu dituangkan pertama, akan jatuh ke dalam satu kelompok, dan yang tersisa ke yang lain.
Bristol dikatakan telah bereksperimen dengan brilian dan benar mengidentifikasi delapan cangkir. Berkat desain percobaan Fisher, kemungkinan dia akan membagi delapan cangkir menjadi dua kelompok secara acak kecil. Ada 70 cara berbeda untuk membagi delapan cangkir menjadi dua kelompok yang terdiri dari 4, yang berarti bahwa Bristol dapat menentukan pemilahan gelas yang benar secara kebetulan hanya dalam 1 dari 70 kasus.
Tes Fisher tidak bisa sepenuhnya menghilangkan kemungkinan bahwa Bristol menebak dengan benar. Itu hanya berarti bahwa kemungkinan ini kecil. Dia bisa mengurangi lebih banyak dengan membuat Bristol minum lebih banyak teh, tetapi dia tidak pernah bisa menguranginya menjadi nol.
Karena tidak mungkin menemukan bukti absolut, Fisher lebih suka pendekatan praktis untuk eksperimen. Di laboratorium tempat mereka bekerja dengan Bristol, Fisher harus menganalisis data yang terakumulasi selama beberapa dekade untuk menentukan apakah informasi ini dapat memberikan firasat tentang berbagai detail, seperti resep terbaik untuk pemupukan sereal. Para ilmuwan dapat menggunakan data ini untuk mengembangkan eksperimen yang lebih besar dengan akurasi hasil yang semakin meningkat. Fisher percaya bahwa tidak ada gunanya merancang percobaan yang bisa memakan waktu berabad-abad untuk menghasilkan hasil. Pada titik tertentu, pikirnya, para ilmuwan hanya harus menyelesaikan pekerjaan itu.
Dia percaya bahwa margin of error yang berarti adalah 5%. Jika kita mengasumsikan bahwa hipotesis nol itu benar, dan menemukan bahwa peluang kemunculan data tidak melebihi 5%, itu bisa ditolak dengan aman. Dalam kasus Bristol, peluang masuk ke dalam kerangka kerja ini, mereka berjumlah sekitar 1,4%.
Terima kasih, untuk sebagian besar, untuk Fisher, hipotesis nol telah menjadi alat penting untuk penemuan ilmiah. Pemeriksaan untuk hipotesis nol dapat ditemukan di bidang ilmu apa saja, dari psikologi hingga virologi dan kosmologi. Dan para ilmuwan menggunakan margin kesalahan lima persen setelah Fisher.
Yang membawa kita kembali ke bigfoot.
Selama bertahun-tahun keberadaan Bigfoot, Bigfoot, Yeti, dan makhluk misterius lainnya, berbagai bukti yang meragukan telah diajukan. Keberadaan mereka tidak ada yang terbukti, tetapi belum dibuktikan dengan jelas
Orang-orang telah mengklaim selama beberapa dekade memiliki humanoids berbulu. Mereka menawarkan foto-foto kasar, gumpalan lagu yang ambigu, potongan rambut misterius. Dalam beberapa tahun terakhir, mereka bahkan mencoba mengekstraksi DNA dari rambut, tetapi para ilmuwan menolak studi genetik seperti itu, karena mereka tidak menerapkan langkah-langkah keamanan standar yang digunakan dalam studi tersebut.
Pendukung Bigfoot terus-menerus berpendapat bahwa para sarjana profesional dengan sengaja mengabaikan bukti yang tak terbantahkan. Masalahnya adalah bahwa para pendukung ini tidak mengambil pendekatan ilmiah untuk masalah Bigfoot. Jadi dua tahun lalu, Sykes dan rekannya memutuskan untuk melakukan studi ilmiah tentang rambut-rambut ini dari "primata abnormal". Ini termasuk penciptaan hipotesis nol, yang harus kita coba tolak.
Mereka mengembangkan hipotesis nol berikut: rambut yang seharusnya milik bigfoot (bigfoot, yeti, atau spesies lokal makhluk itu), pada kenyataannya, bukan milik primata yang tidak dikenal, tetapi untuk mamalia terkenal. Mereka mengekstraksi fragmen DNA dari 30 sampel rambut yang berbeda dan mampu mengisolasi bagian pendek yang sama dari masing-masing sampel. Mereka kemudian membandingkannya dengan fragmen DNA yang sesuai yang diperoleh dari banyak mamalia hidup.
Hasilnya jelas: para ilmuwan menemukan kecocokan yang tepat dengan mamalia yang diketahui untuk semua 30 sampel.
Apakah ini berarti bahwa Sykes dan rekannya telah menyangkal keberadaan Bigfoot? Tidak. Ini hanya berarti bahwa Sykes, tidak seperti Fisher dan tehnya, tidak dapat menyangkal hipotesis nol. Tetapi pertanyaan tentang keberadaan bigfoot tetap terbuka, dan akan selalu begitu.
Ini bukan untuk mengatakan bahwa tidak ada kejutan dalam studi Sykes. Dua sampel rambut dari Himalaya bertepatan dengan DNA yang diekstraksi dari fosil beruang kutub berusia 40.000 tahun. Yang aneh, DNA mereka tidak bertepatan dengan beruang kutub yang hidup hari ini.
Dalam laporan tersebut, Sykes dan rekan menyarankan opsi tentang bagaimana ini bisa terjadi. Ada kemungkinan bahwa beruang kutub kuno dan beruang coklat menyeberang di antara mereka, dan beberapa beruang yang tinggal di Himalaya masih membawa sepotong DNA dari beruang kutub kuno.
Beberapa skeptis telah mengusulkan penjelasan alternatif. Ada kemungkinan bahwa DNA, mirip dengan beruang kutub, diambil dari mamalia yang sekarang hidup - katakanlah, beruang coklat - yang mengalami beberapa mutasi yang menciptakan kemiripan yang keliru dengan DNA beruang kutub purba.
Skeptis ini, pada kenyataannya, menciptakan hipotesis nol. Dan Anda bisa membantahnya dengan cara yang sederhana. Para ilmuwan perlu menemukan lebih banyak DNA dari beruang misterius ini. Jika bagian lain dari DNA juga cocok dengan beruang kutub kuno, maka hipotesis nol ini dapat ditolak.
Ini adalah bagaimana ilmu pengetahuan maju, dari satu hipotesis nol ke hipotesis lainnya.
Karl Zimmer adalah kolumnis The New York Times, penulis 12 buku, termasuk A Planet of Viruses.