Ban ben statisztika, a tudósok számos különféle szignifikancia-tesztet végezhetnek annak meghatározására, hogy van-e kapcsolat két jelenség között. Az egyik első, amelyet általában előadnak, a null hipotézist teszt. Röviden: a nullhipotézis kijelenti, hogy a két mért jelenség között nincs értelmi kapcsolat. Egy teszt elvégzése után a tudósok:
- Utasítsa el a null hipotézist (azaz a két jelenség között határozott, következményes kapcsolat van), vagy
- A null elutasítása nem sikerült hipotézis (azaz a teszt nem azonosított következményes kapcsolatot a két jelenség között)
Kulcsfontosságú elvetések: A nulla hipotézis
• A szignifikancia vizsgálatánál a nullhipotézis kijelenti, hogy a két mért jelenség között nincs értelmi kapcsolat.
• A nullhipotézist alternatív hipotézissel összehasonlítva a tudósok elutasíthatják, vagy elutasíthatják a nullhipotézist.
• A nullhipotézist nem lehet pozitívan igazolni. A tudósok inkább azt tudják meghatározni, hogy a szignifikancia-tesztről az áll-e összegyűjtött bizonyítékok, vagy nem cáfolják a nullhipotézist.
Fontos megjegyezni, hogy az elutasítás elmulasztása nem azt jelenti, hogy a nulla hipotézis igaz - csak az, hogy a teszt nem bizonyította hamisnak. Egyes esetekben a kísérlettől függően kapcsolat állhat fenn két jelenség között, amelyet a kísérlet nem azonosít. Ilyen esetekben új kísérleteket kell kidolgozni az alternatív hipotézisek kizárására.
Null vs. Alternatív hipotézis
A nullhipotézist alapértelmezettnek tekintjük a tudományos kísérlet. Ezzel szemben egy alternatív hipotézis állítja, hogy két jelenség között értelmes kapcsolat van. Ezt a két versengő hipotézist statisztikai hipotézis-teszttel lehet összehasonlítani, amely meghatározza, hogy van-e statisztikailag szignifikáns kapcsolat az adatok között.
Például a patak vízminőségét tanulmányozó tudósok megkérdezhetik, vajon egy adott vegyület befolyásolja-e a víz savasságát. A nulla hipotézis - miszerint a vegyi anyagnak nincs hatása a víz minőségére - a pH mérésével tesztelhető Két vízminta szintje, amelyek közül az egyik a vegyi anyagot tartalmazza, az egyiket pedig megmaradt érintetlen. Ha a hozzáadott vegyi anyaggal járó minta mérhetően többé-kevésbé savas - amint azt statisztikai elemzéssel meghatároztuk -, akkor a nullhipotézist el kell utasítani. Ha a minta savassága nem változik, akkor ez ok nem utasítsa el a nullhipotézist.
Amikor a tudósok kísérleteket terveznek, megpróbálnak bizonyítékot találni az alternatív hipotézis alátámasztására. Nem próbálják bizonyítani, hogy a nulla hipotézis igaz. A nullhipotézist pontos állításnak kell tekinteni, amíg az ellenkező bizonyítékok nem bizonyítják másként. Ennek eredményeként a szignifikancia-teszt nem szolgáltat semmilyen bizonyítékot a nulla hipotézis valódiságára vonatkozóan.
Az elutasítás elmulasztása vs. Elfogad
Egy kísérletben a nullhipotézist és az alternatív hipotézist gondosan kell megfogalmazni, hogy ezeknek az állításoknak egy és csak egy igaz. Ha az összegyűjtött adatok támogatják az alternatív hipotézist, akkor a nullhipotézist hamisnak lehet utasítani. Ha azonban az adatok nem támasztják alá az alternatív hipotézist, ez nem jelenti azt, hogy a nullhipotézis igaz. Ez azt jelenti, hogy a nulla hipotézist nem tagadták meg - ebből következően a "elutasítás elmulasztása" kifejezést. A hipotézis „elutasításának kudarcát” nem szabad összekeverni az elfogadással.
A matematikában a negatívumokat általában úgy alakítják ki, hogy egyszerűen a „nem” szót helyezik a megfelelő helyre. Ennek a konvenciónak a felhasználásával a szignifikancia-tesztek lehetővé teszik a tudósok számára, hogy elutasítsák vagy elutasítsák a nullhipotézist. Időnként egy pillanat alatt észreveszem, hogy a „nem visszautasítás” nem ugyanaz, mint az „elfogadás”.
Null hipotézis példa
Sok szempontból a szignifikancia-teszt mögött meghúzódó filozófia hasonló a próbaéhoz. Az eljárás elején, amikor az alperes „nem bűnösnek” hivatkozik, az analóg a semleges hipotézis állításával. Noha az alperes valóban ártatlan lehet, nincs hivatkozás arra, hogy az ártatlant hivatalosan a bíróság elé terjesszék. Az „ügyes” alternatív hipotézis az, amit az ügyész megkísérel demonstrálni.
A tárgyalás elején az a vélelem, hogy az alperes ártatlan. Elméletben az alperesnek nem kell bizonyítania, hogy ártatlan. A bizonyítási teher az ügyész ügyvédre hárul, akinek elegendő bizonyítékot kell elrendelnie ahhoz, hogy meggyőzze a bírói testületet arról, hogy az alperes ésszerű kétség nélkül bűnös. Hasonlóképpen, egy szignifikanciapróbában a tudós csak akkor utasíthatja el a nullhipotézist, ha bizonyítja az alternatív hipotézist.
Ha a tárgyalás során nincs elegendő bizonyíték a bűntudat bizonyítására, akkor az alperest „nem bűnösnek” nyilvánítják. Ennek az állításnak semmi köze nincs az ártatlansághoz; pusztán azt a tényt tükrözi, hogy az ügyészség nem szolgáltatott elegendő bizonyítékot a bűntudatra. Hasonlóképpen, a nullhipotézis elutasításának elmulasztása egy szignifikanciapróbában nem jelenti azt, hogy a nullhipotézis igaz. Ez csak azt jelenti, hogy a tudós nem volt képes elegendő bizonyítékot szolgáltatni az alternatív hipotézis alátámasztására.
Például egy bizonyos növényvédő szer növényi termésre gyakorolt hatásait vizsgáló tudósok tervezhetnek egy kísérlet, amelyben egyes növényeket kezeletlenül hagytak, míg másokat változó mennyiségű kemencével kezeltek növényvédőszer. Bármely eredmény, amelyben a növényi hozamok a peszticid-expozíció alapján változtak - feltételezve, hogy az összes többi változó azonos -, erős bizonyítékot szolgáltat az alternatív hipotézis számára (hogy a peszticid csinál befolyásolja a terméshozamokat). Ennek eredményeként a tudósoknak okuk lenne elutasítani a nulla hipotézist.