คุณคิดว่า นักวิทยาศาสตร์รู้ได้อย่างไรว่าเขา ‘ถูก’

     คำตอบก็คือ ไม่รู้! 

     นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน ริชาร์ด ไฟยน์แมน (Richard Feynman) เคยกล่าวไว้ว่า วิทยาศาสตร์ก็คล้ายๆ กับเรากำลังยืนดูคนเล่นหมากรุก โดยที่ไม่มีใครมายืนอธิบายให้เราฟัง แล้วเราก็ต้องพยายามทำความเข้าใจด้วยตัวเองว่าไอ้เกมนี้มันเล่นยังไง 

     วิธีที่เราจะสามารถทำความเข้าใจ ว่าไอ้เกมปริศนาที่เราไม่รู้จักนี้มันเล่นยังไง ก็คือการ ‘ดู’ แล้วก็ ‘เดา’

     เราต้อง ‘ดู’ ว่ามันเกิดอะไรขึ้นบ้าง เมื่อดูไปพอสมควรจนคิดว่าเข้าใจแล้ว ก็ต้องเริ่ม ‘เดา’ ว่ากติกาของไอ้เกมนี้เป็นยังไงกันแน่

     เชื่อมั้ยครับว่าสิ่งที่เรียกกันหรูๆ ว่า ‘กระบวนการวิทยาศาสตร์’ ก็ไม่ต่างอะไรกับการ ‘เดา’ นี่แหละ และเราก็ไม่มีทางมั่นใจได้ว่าทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์นั้นถูกหรือไม่ เนื่องจากมันก็เป็นเพียงการเดากติกาของธรรมชาติโดยคนคนหนึ่ง (?!)

     คุณอาจสงสัยว่า ถ้าเป็นแค่การเดาแล้วทำไมเราถึงต้องเชื่อวิทยาศาสตร์ด้วยล่ะ? 

     นั่นก็เพราะว่าเราสามารถรู้ได้ว่าทฤษฎีที่เดาไปนั้น ‘ผิด’ หรือไม่ ด้วยขั้นตอนต่อไปที่เรียกว่า ‘การพิสูจน์’

     เราสามารถ ‘พิสูจน์’ ทฤษฎีใดๆ ที่มีได้โดยการสร้าง ‘คำทำนายที่สามารถพิสูจน์ได้’ (testable prediction) เช่น เราอาจเริ่มเดาว่าดวงอาทิตย์จะต้องขึ้นทางทิศตะวันออกเท่านั้น และถ้าทฤษฎีนี้เป็นจริง วันพรุ่งนี้มันก็ยังจะต้องขึ้นทางทิศตะวันออก และยิ่งผ่านไปหลายวัน ดวงอาทิตย์ก็ยังคงขึ้นทิศตะวันออกตามที่เราทำนายเอาไว้ เราก็ยิ่งมั่นใจได้มากขึ้นว่าการเดาของเรานั้นน่าจะใกล้เคียงกับความเป็นจริงไม่มากก็น้อย

     แต่การที่เราจะสามารถมั่นใจในคำทำนายได้นั้น คำทำนายของเราจะต้องสามารถ ‘ผิดได้’ เสียก่อน โดย คาร์ล ป๊อปเปอร์ (Karl Popper) นักปรัชญาวิทยาศาสตร์ชื่อดัง ได้ยกให้หลักการเรื่องความสามารถพิสูจน์ให้เป็นเท็จ หรือ falsifiability เป็นใจความสำคัญของวิทยาศาสตร์ ด้วยเหตุนี้ ถ้ามีใครสักคนทดสอบอะไรสักอย่าง แล้วพิสูจน์ให้เห็นว่าทฤษฎีหรือสิ่งที่เราเชื่ออยู่เดิมไม่เป็นจริง ทฤษฎีเหล่านั้นย่อมจะถูกปัดตกไปในทันที

     ครั้งหนึ่ง อริสโตเติล เคยสอนเอาไว้ว่า ของที่หนักกว่าจะตกลงถึงพื้นก่อนของที่เบา จนกระทั่ง กาลิเลโอ ได้พิสูจน์ให้เห็นว่า เราสามารถทดสอบเรื่องนี้ได้โดยการปล่อยลูกตุ้มสองลูกที่น้ำหนักต่างกันลงจากหอเอนปิซา (หรือกลิ้งลงจากพื้นเอียง) ถ้าลูกตุ้มทั้งสองตกถึงพื้นพร้อมกัน เราก็ไม่จำเป็นต้องเชื่อทฤษฎีเดิมอีกต่อไป ซึ่งนี่ถือเป็นจุดเริ่มต้นที่สำคัญจุดหนึ่งของวิทยาศาสตร์ในยุคปัจจุบัน

     พูดง่ายๆ ก็คือ ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์จะต้อง ‘ทดสอบให้ผิด’ ได้ ต่างกับทฤษฎีที่ไม่ใช่วิทยาศาสตร์ เช่น ถ้าเราบอกว่าวันที่ 21 ธันวาคม กลางวันจะสั้นที่สุด ดวงอาทิตย์จะขึ้นเวลา 6:37 น. เป็นคำทำนายที่สามารถพิสูจน์ให้ผิดได้ทันทีที่วันที่ 21 มาถึงและดวงอาทิตย์ไม่ได้ขึ้นตามเวลานั้น นี่จึงเป็นวิทยาศาสตร์ แต่ถ้าเราบอกว่าวันที่ 21 ธันวาคม ผู้ที่เกิดในราศีเมษจะมีโชคในด้านความรัก ต่อให้ชีวิตจริงเราที่เป็นคนราศีเมษจะนกแสนนกยังไงก็ยังไม่สามารถล้มล้างทฤษฎีและคำทำนายดังกล่าวได้อยู่ดี เพราะก็อาจจะมีคนแย้งว่านี่ยังดีนะว่าเป็นราศีเมษ ถ้าไม่ใช่ราศีเมษอาจจะนกกว่านี้อีก ทฤษฎีนี้จึงไม่ใช่วิทยาศาสตร์

     การ ‘ทดสอบให้ผิด’ นี้ ทำให้นักวิทยาศาสตร์ต้องหันมาเถียงกันด้วย ‘หลักฐาน’ ไม่สำคัญว่าใครจะพูดหรือเดาส่งเดชด้วยทฤษฎีใด ถ้ายังไม่พบหลักฐานใดที่ขัดแย้งกับคำทำนายจากทฤษฎีนั้น ทฤษฎีดังกล่าวก็ยังไม่ผิด แต่ในขณะเดียวกัน หากเราพบหลักฐานขัดแย้งกับสิ่งที่ทฤษฎีนั้นกล่าวเอาไว้ ทฤษฎีนั้นก็จะผิดทันที

     เซอร์ ไอแซก นิวตัน (Sir Isaac Newton) พยายามอธิบายปรากฏการณ์ที่ทำให้เกิดแรงโน้มถ่วง และตั้งทฤษฎีเอาไว้ว่า แรงโน้มถ่วงจะเกิดขึ้นระหว่างวัตถุที่มีมวล แต่เมื่อเราสังเกตแสงจากดาวฤกษ์ที่ผ่านแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ในช่วงที่เกิดสุริยุปราคาเต็มดวง ทำให้เราพบว่าแม้กระทั่งแสงที่ไม่มีมวลก็ยังถูกดึงดูดโดยแรงโน้มถ่วงได้เช่นเดียวกัน ทฤษฎีของนิวตันจึงตกไป และเราหันมายอมรับทฤษฎีสัมพัทธภาพของ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) ที่อธิบายว่าแรงโน้มถ่วงเกิดจากการบิดงอของกาลอวกาศขึ้นมาแทน

ภาพ: ESO/Landessternwarte Heidelberg-Königstuhl/F. W. Dyson, A. S. Eddington, & C. Davidson https://www.eso.org/public/images/potw1926a/

ภาพถ่ายสุริยุปราคาเต็มดวงในปี 1919 แสดงให้เห็นว่าแรงโน้มถ่วงจากดวงอาทิตย์สามารถทำให้แสงของดาวฤกษ์พื้นหลังมีการบิดเบี้ยวและเปลี่ยนตำแหน่งไป ทำให้ยืนยันว่าแรงโน้มถ่วงสามารถส่งผลต่อแสงที่ไม่มีมวลได้เช่นกัน เป็นการหักล้างทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตันที่ใช้กันมา 200 กว่าปี

     อย่างไรก็ตาม ทฤษฎี ‘ปัจจุบัน’ เหล่านี้ ไม่ได้เป็นทฤษฎีที่ ‘ถูก’ ตรงกันข้ามพวกมันเป็นแค่ทฤษฎีที่ ‘ยังพิสูจน์ไม่ได้ว่าผิด’ เท่านั้น ถ้าหากวันไหนหลักฐานใหม่ปรากฏขึ้นมา แล้วขัดแย้งกับทฤษฎีเดิม ทฤษฎีเหล่านั้นก็จะต้องตกไป เปิดช่องทางให้ทฤษฎีใหม่ที่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นได้ 

     และนี่คือวิธีการทางวิทยาศาสตร์ที่พัฒนามาจนถึงทุกวันนี้

     ความยึดอยู่กับ ‘หลักฐาน’ ทำให้นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องทำงานโดยปราศจาก ‘อคติ’ (bias) เพราะความจริงของธรรมชาติคงจะไม่ได้สนใจว่าเราเชื่ออะไร แต่ถึงอย่างนั้น นักวิทยาศาสตร์ก็ยังเป็นแค่มนุษย์ปุถุชนธรรมดา เราจึงต้องระวังไม่ให้ bias มารบกวนการเก็บ ‘หลักฐาน’ ของเรา

     ด้วยเหตุนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงจะใช้ ‘การจดสถิติอย่างเป็นระบบ’ มากกว่า ‘เสียงลือเสียงเล่าอ้าง’ เนื่องจาก bias อาจจะทำให้เราจดจำเฉพาะเหตุการณ์ที่น่าเหลือเชื่อ เช่น มีคนบอกว่าฝันเห็นเลข xx แล้วหวยงวดถัดไปก็ออกเลขนั้นจริงๆ (ในขณะที่งวดอื่นๆ ที่ถูกแดกแล้วแดกอีกดันไม่รู้จักจำ) แต่หากเรามีการจดบันทึกความฝันอย่างเป็นระบบ และทำสถิติจริงๆ เราอาจจะสามารถยืนยันได้ว่าฝันของเรานั้น ‘แม่น’ เพียงใด แล้วแม่นกว่าเดาสุ่มหรือไม่

     bias อย่างหนึ่งที่สำคัญในวิทยาศาสตร์ คือ confirmation bias ที่มนุษย์มักจะพยายามมองเห็นแต่สิ่งที่สอดคล้องกับสิ่งที่ตัวเองเชื่อแต่เดิมอยู่แล้ว เราสามารถพบเห็น bias ในลักษณะนี้ได้ทั่วไปในชีวิตประจำวันและการเมือง (ในทำนองว่า “เห็นมั้ยยยย กูว่าแล้วว่าต้องเป็นแบบนี้”) ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ก็ตกเป็นเหยื่อของสิ่งนี้เช่นเดียวกัน 

     ในงานวิจัยทางการแพทย์ เช่น ทดสอบวัคซีนโควิด-19 จึงจำเป็นต้องทำการทดลองแบบควบคุมโดยปิดข้อมูลทั้งสองฝ่ายหรือ double-blind placebo control study ซึ่งจะมีผู้เข้าร่วมทดลองกลุ่มหนึ่งได้รับวัคซีนหลอกที่ไม่สามารถป้องกันโรคได้จริงๆ (เรียกว่ากลุ่มควบคุม) ขณะที่อีกกลุ่มได้รับวัคซีนจริงไป (เรียกว่ากลุ่มทดลอง) โดยทั้งผู้ร่วมทดลองและแพทย์ที่ทำการทดลองไม่ทราบว่าใครได้วัคซีนจริงหรือวัคซีนหลอก เพื่อจะได้ไม่นำอคติส่วนตัวไปส่งผลต่อการบันทึกข้อมูล จนกระทั่งเราได้ปล่อยให้กลุ่มทดลองและกลุ่มควบคุมไปใช้ชีวิตในพื้นที่เสี่ยงตามปรกติ แล้วพบว่าผู้ที่ได้รับวัคซีนจริงนั้นมีอัตราการติดเชื้อในอัตราที่ต่ำกว่ากลุ่มควบคุมที่ได้วัคซีนหลอก เราจึงจะค่อยยืนยันได้ว่าวัคซีนที่ทดลองนี้มีคุณสมบัติในการป้องกันการติดโรคได้จริง และนี่คือสิ่งที่พบในกรณีของวัคซีนจาก Moderna (ผู้ผลิตยาชั้นนำของสหรัฐฯ) ที่กำลังจะมีการแจกจำหน่ายให้กับผู้คนกันในไม่ช้านี้

ภาพจาก: FDA https://www.fda.gov/media/144585/download

กราฟแสดงจำนวนผู้ป่วยสะสมของกลุ่มควบคุมที่ได้รับวัคซีนปลอม (placebo) (สีฟ้า) และผู้ที่ได้รับวัคซีน mRNA-1273 ของบริษัท moderna (สีแดง) ซึ่งเห็นได้ชัดว่ากลุ่มทดลองนั้นมีภูมิคุ้มกันจากโรคได้อย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม

     แต่บางครั้ง นักวิทยาศาสตร์ก็อาจปล่อยให้ความต้องการอยากค้นพบสิ่งใหม่ๆ มาทำให้ค้นพบสิ่งที่ไม่มีอยู่จริง ในวงการวิทยาศาสตร์จึงมีขั้นตอนอีกมากมาย ตั้งแต่ reviewer ที่เป็นนักวิจัยคนอื่นที่ได้รับมอบหมายให้มาสับเละงานวิจัยของเรา จนกว่าจะไม่มีที่กังขาจึงปล่อยให้ตีพิมพ์ออกมาได้ เป็น peer-reviewed article และถึงแม้ว่าจะได้รับการตีพิมพ์แล้วก็ไม่ได้หมายความว่าจะถูกเสมอไป เพราะหากใครลองนำการทดลองไปทำซ้ำและไม่ได้ผลอย่างเดิม งานวิจัยนี้ก็จะขาด ‘reproducibility’ และก็จะต้องตกไปโดยปริยาย

     ตัวอย่างเช่น ไม่นานมานี้ มีการเปิดเผยการค้นพบสาร ‘ฟอสฟีน’ ในชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ ซึ่งบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิต แล้วผ่านขั้นตอน peer-reviewed จนได้รับการตีพิมพ์เป็นที่เรียบร้อยแล้ว แต่ต่อมามีผู้ทดลองกลุ่มอื่นนำข้อมูลไปวิเคราะห์ แต่กลับไม่พบสัญญาณที่ว่าแต่อย่างใด ซึ่งกลายเป็นว่าเป็นเพราะนักวิทยาศาสตร์พยายามอยากจะพบฟอสฟีนมากเสียจนเกินไป จนพยายามหาวิธีพิศดารจนได้สัญญาณฟอสฟีนมาจนได้ แม้ว่าแท้จริงแล้วสัญญาณนั้นจะเป็นเพียงแค่สัญญาณรบกวน เป็นตัวอย่างที่แสนจะคลาสสิกของ confirmation bias ที่ก็ยังเกิดขึ้นได้ในทุกวันนี้

     ซึ่งหากเรากลับมาพิจารณาคำถามเดิมอีกครั้งว่า นักวิทยาศาสตร์เชื่อได้อย่างไรว่าสิ่งที่ตีพิมพ์ไปนั้น ‘ถูก’ คำตอบก็คือ ‘ไม่รู้!’ และเอาเข้าจริงๆ แล้ว เราค่อนข้างแน่ใจว่าทุกอย่างที่เรารู้นั้นน่าจะผิดเสียด้วยซ้ำ เพียงแต่เราก็แค่ยังหากรณีตัวอย่างที่ผิดไม่พบ ซึ่งเราก็เชื้อเชิญให้ใครก็ตามที่สามารถหาหลักฐานมาช่วยพิสูจน์ยืนยันให้เห็นได้ว่ามันผิดตรงไหน ตั้งแต่อริสโตเติล ถึงกาลิเลโอ นิวตัน ไปจนถึงไอน์สไตน์ เพราะทุกครั้งที่เราพบหลักฐานอะไรก็ตามที่ขัดแย้งกับสิ่งที่เราเชื่ออยู่เดิม เราก็จะเข้าใจอะไรบางอย่างเกี่ยวกับธรรมชาติมากขึ้นอีกนิด 

     เพื่อที่วันหนึ่ง เราอาจจะเข้าใจกติกาที่แท้จริงของเกมหมากรุกอันซับซ้อนที่ธรรมชาติเป็นผู้เล่นอยู่ก็เป็นได้