Wie sich die Forschung irren kann | Quarks Dimension Ralph

Kurze Zusammenfassung

Das Video behandelt die Frage, inwieweit man der Forschung trauen kann. Es werden wissenschaftliche Methoden, mögliche Fehlerquellen in Studien (wie Korrelation vs. Kausalität, Bias und Rechenfehler) sowie Gütekriterien für Forschung (kontrollierte, randomisierte, doppelblinde Studien) erläutert. Die Replikationskrise in der Psychologie und die Bedeutung von Peer-Reviews werden ebenfalls thematisiert.

  • Wissenschaftliche Methodik als Grundlage der Forschung
  • Unterscheidung zwischen Korrelation und Kausalität
  • Bedeutung von Studiendesign und Peer-Review zur Qualitätssicherung

Können wir der Forschung trauen?

Die einleitenden Worte des Videos thematisieren die Vertrauenswürdigkeit von Forschungsergebnissen. Es wird die Frage aufgeworfen, ob man Studien Glauben schenken kann, die behaupten, ein Teil aller Forschungsergebnisse sei falsch. Dies führt zur zentralen Frage des Videos: Können wir der Forschung trauen?

Flat Earthler: Ist die Erde eine Scheibe?

Es wird auf Aristoteles verwiesen, der durch Beobachtung feststellte, dass die Erde eine Kugel ist. Seine Beobachtung von runden Schatten bei Mondfinsternissen, unabhängig von Tageszeit und Ausrichtung der Erde, wird als Argument gegen eine flache Erde angeführt. Auch Galileo Galilei, der das heliozentrische Weltbild unterstützte, wird erwähnt.

Wissenschaftliche Methodik: von Hypothesen zu Theorien

Galileo Galilei förderte die wissenschaftliche Methode durch Experimente und das Erkennen von Gesetzmäßigkeiten. Wissenschaft basiert auf systematischem Messen, Analysieren von Daten und dem Entwickeln von Hypothesen zu Theorien, die zu Beobachtungen passen. Diese Methode ist Grundlage verschiedener wissenschaftlicher Disziplinen.

Ist Rotwein gesund? Das französische Paradox

Die Behauptung, ein Glas Rotwein pro Tag sei gesund, wird widerlegt. Alkohol ist ungesund, unabhängig von der Menge. Die "Rotweingeschichte" entstand durch das französische Paradox, bei dem trotz fettreichem Essen weniger Herzerkrankungen auftraten. Französische Forscher folgerten, dass moderater Alkoholkonsum das Risiko für Herzerkrankungen verringert.

Korrelation und Kausalität: Lustige Beispiele aus der Forschung

Es wird erklärt, dass das gemeinsame Auftreten von zwei Dingen nicht bedeutet, dass das eine die Ursache für das andere ist. Korrelation beschreibt die Beziehung zwischen beobachteten Werten, wie z.B. Eisverkäufe und Sonnenbrände. Es wird betont, dass Korrelation nicht Kausalität bedeutet und es oft einen dritten Faktor gibt, der entscheidend ist. Beispiele wie Schokolade, die schlank macht, oder Orgasmen, die die Lebenserwartung erhöhen, werden genannt, um den Unterschied zwischen Korrelation und Kausalität zu verdeutlichen.

Falsche Studienergebnisse: Korrelation ist nicht Kausalität

Oft wird bei einer Korrelation ein kausaler Zusammenhang vermutet, obwohl ein dritter Faktor entscheidend sein kann. Beim Rotwein vermuten Studien positive Auswirkungen von Antioxidantien auf die Herz-Kreislauf-Gesundheit. Andere Studien bringen jedoch Variablen wie Wohlstand mit Gesundheit und Alkoholkonsum in Verbindung, was bedeutet, dass eine gesündere Ernährung und bessere medizinische Vorsorge den positiven Effekt auf die Gesundheit haben, nicht der Wein selbst.

Bias und Rechenfehler

Neben der Verwechslung von Korrelation und Kausalität gibt es weitere Fehlerquellen in der Forschung. Simple Rechenfehler können zu falschen Korrelationen führen. Studienergebnisse können durch Fehleinschätzungen und Verzerrungen (Bias) verfälscht werden.

Fail? Das Marshmallow-Experiment zur Selbstkontrolle von Kindern

Das Marshmallow-Experiment von Walter Mchel untersuchte die Selbstkontrolle von vierjährigen Kindern. Den Kindern wurde versprochen, einen zweiten Marshmallow zu bekommen, wenn sie den ersten nicht essen, bis der Versuchsleiter zurückkehrt. Eine Folgestudie untersuchte, ob die Wartefähigkeit Auswirkungen auf das spätere Leben hatte und fand Korrelationen zwischen Wartefähigkeit und besseren kognitiven Fähigkeiten. Spätere Studien stellten jedoch fest, dass andere Faktoren das Ergebnis erklären könnten und die Ergebnisse der Originalstudie nicht reproduzierbar waren.

Replikationskrise der Psychologie: Wenn das Forschungsergebnis bei einer Wiederholungsstudie nicht bestätigt werden kann

In der Psychologie lieferten bei 100 Wiederholungsversuchen nur 36 dasselbe Ergebnis. Dies zeigt, wie wichtig es ist, dass Experimente unter gleichen Bedingungen wiederholbar sind und konstante Ergebnisse liefern, damit daraus Erkenntnisse abgeleitet werden können.

Probanden für Studien: Größe und Auswahl der Versuchsgruppe

Neben der Wiederholbarkeit ist auch die Größe und repräsentative Auswahl der Versuchsgruppe wichtig für die Sicherheit bei der Forschung.

Gütekriterien: die kontrollierte, randomisierte, doppelblinde Studie als Goldstandard

Der Goldstandard bei klinischer Forschung ist die kontrollierte, randomisierte, doppelblinde Studie. Kontrolliert bedeutet, dass es eine Kontrollgruppe gibt, die ein Placebo erhält. Randomisiert heißt, dass der Zufall entscheidet, wer in welcher Gruppe mitmacht. Doppelblind bedeutet, dass weder die Versuchsleiter noch die Teilnehmer wissen, wer in welcher Gruppe ist.

Signifikanz und Peer-Review

Nach der Studie und dem Herausrechnen von verzerrenden Faktoren folgt der Peer-Review-Prozess, bei dem andere Wissenschaftler die Studie überprüfen. Studienergebnisse müssen signifikant sein, um im Peer-Review zu landen. Die Signifikanz ist eine wichtige Hürde für die Veröffentlichung einer Studie. Der Peer-Review ist ein wichtiges Kontrollsystem, auch wenn nicht alle Fehler gefunden werden.

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Transkript

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0:00 Hallo zusammen. Letzte Woche habe ich die Frage beantwortet, ob wir der Wissenschaft trauen können. Falls ihr das nicht gesehen habt, Spoiler, die Antwort hatte sehr viel weird in sich. Und vertrauen ist ja so eine Sache, wenn ich euch hier Sachen erzähle, dann vertraut ihr mir, dass wir alle in der Redaktion die entsprechenden Studien gelesen und verstanden haben. Und wir bei Quarks Demens und Ralf vertrauen den Forscherinnen und Forschern, dass sie in ihren Studien sauber gearbeitet haben. Was aber? Wenn es Studien gibt, in denen behauptet wird, dass ein Teil aller Forschungsergebnisse schlichtweg falsch ist, sollten wir diesen Studien dann auch vertrauen? Das klingt nach Zwickmühle und nach einer schönen Frage.

0:47 Können wir der Forschung [Musik] trauen? Es gibt so viele Menschen, die die Welt erforscht haben. Nicht nur wie bei Aristoteles, der durch feines Beobachten festgestellt hat, dass die Welt, also die Erde, eine Kugel ist. Ja, ihr könnt gern dieses Video an alle Flacherdler weiterleiten und damit meine ich nicht die Terry Pratched Fans, die sind okay. Jedenfalls Aristoteles stellte fest, dass sich bei einer Mondfinsternis immer ein runder Schatten über den Mond legt, egal zu welcher Tageszeit oder wie auch immer die Erde ausgerichtet ist. Und das wäre mit einer Erdscheibe schwierig zu bewerkstelligen. Ein anderer Wissenschaftler, der sich viel mit der Erforschung der Welt und der Erde beschäftigte, war Galileo Galilei. Seine Beobachtungen unterstützten ein heliozentrisches

1:34 Weltbild, also dass die Erde um die Sonne kreist und nicht umgekehrt. Fand die Kirche nicht so toll. Galileo triebenschaftliche Methode voran und zwar total. Für ihn waren Experimente wichtig und damit auch das Erkennen von Gesetzmäßigkeiten. Wissenschaften durch systematisches Messen, Analysieren der Daten und wieder von vorn. Solange bis aus den Vermutungen, die man macht, wenn man die Natur beobachtet, also den Hypothesen. Theorien werden, die zu den Beobachtungen passen. Das ist bis heute Grundlage der unterschiedlichsten Wissenschaftsdisziplinen. Egal, ob in Petrischalen Bakterien kultiviert werden oder in Teilchenbeschleunigern. Teilchen beschleunigt werden. Dank dieser wissenschaftlichen Methode können wir uns inzwischen ziemlich viel

2:21 erklären. Wir wissen, wie schnell das Licht ist. Wir kennen den Durchmesser eines Wasserstoffatoms und es ist uns kein Geheimnis mehr, wie aerodynamisch Kühe sind. Beobachten und Zusammenhänge finden führt aber nicht immer zu Fakten, auf die man sich verlassen kann. Wie z.B. die Behauptung: Ein Glas Rotwein pro Tag ist gesund. Das ist nicht so. Alkohol, egal in welcher Menge, ist ungesund, wie wir inzwischen dank wissenschaftlicher Methode rausgefunden haben. Aber woher kam dann diese Rotweingeschichte? Zu viele Stunden einsam im Labor Lobbyarbeit, wobei das wohl eher Hotellobbyarbeit gewesen sein müsste? Ich sag's euch, die Geschichte kam aus Frankreich. In Frankreich wird auf Essen sehr viel Wert gelegt, auch

3:07 gern mit einem Glas Wein dazu. Das Essen ist fettreich. Gesättigte Fettsäuren stehen im Verdacht, unsere Arterien zu verstopfen. Hallo Herzerkrankungen, die sind interessanterweise in Frankreich aber wesentlich seltener als in anderen Ländern. Das wird als französisches Paradox bezeichnet. Das alles beobachteten auch die beiden französischen Forscher Serge Renault und Michelle de Lorgeril. Und sie folggerten aus ihren Untersuchungen, dass der französische Alkoholkonsum, also ungefähr 20 bis 30 g pro Tag, das Risiko für koronare Herzerkrankungen um mindestens 40% verringert. Na dann, Prosit, ja, ich hatte Dateien in der Schule, kein Französisch. Prosit ist die dritte Person singular

3:53 Konjunktivpräsenzaktiv von Brot esse. Also auf Deutsch es wohl bekomme. Aber leider ist es so, nur weil zwei Dinge zusammen auftreten, bedeutet es nicht, dass das eine der Grund ist für das andere. Wenn zwei oder mehrere beobachtete Werte in einer Beziehung zueinander stehen, also z.B. gemeinsam steigen oder fallen, dann nennt man das Korrelation. Ein Beispiel ist Eisverkäufe und Sonnenbrände, die korrelieren positiv. Heißt, steigt die Anzahl der Eisverkäufe, steigt auch die Anzahl der Sonnenbrände. Das bedeutet aber nicht, dass viel verkauftes Eis zu Sonnenbränden führt. Die Ursache für die Sonnenbrände, wie auch für die Eisverkäufe ist viel mehr die Sonne, die länger und kräftiger scheint im Sommer.

4:39 Es gibt da unglaublich viele Beispiele. Schokolade macht schlank, Orgasmen erhöhen die Lebenserwartung oder auch je mehr Menschen den Mount Everest erfolgreich besteigen, desto mehr UFOs werden in Virginia gesichtet. Ja, das klingt total plausibel. Kann aber auch immer sein, dass wir einen Zusammenhang sehen bei Dingen, die nichts miteinander zu tun haben. Bestimmte Werte können natürlich in einem Zusammenhang stehen. Oft vermuten wir dann bei so einer Korrelation einen kausalen Zusammenhang. Also, dass das eine die Ursache ist und das andere die Wirkung. Aber Korrelation ist nicht Kausalität. Wir übersehen, dass es eventuell einen dritten Faktor gibt, der eigentlich entscheidend ist. Und so ähnlich ist es auch beim Rotbein.

5:26 Manche Studien vermuten, dass sich bestimmte Stoffe im Rotwein, die Antioxidantien, positiv auf die Herzkreislaufgesundheit auswirken. Es gibt aber auch Studien, die andere Variablen mit Gesundheit und Alkoholkonsum zusammenbringen, z.B. Wohlstand. In diesem Fall ist es vielleicht nicht das Glas Wein, sondern einfach, dass manche Leute sich neben dem Wein eine gesündere Ernährung leisten können oder eine bessere medizinische Vorsorge. Und das hat dann den positiven Effekt auf die Gesundheit, nicht der Wein. Neben der Korrelation Kausalitätssache gibt es noch andere Fallen, in die man als Forschungsteam fallen kann. Simple Rechenfehler können passieren und dann korrelieren auf einmal Daten, die wie

6:11 verwandte ersten Grades eigentlich keine Beziehung miteinander haben sollten. Studienergebnisse können aber auch verfälscht werden durch alle möglichen Fehleinschätzungen und Verzerrungen. Auf englisch bias, wobei es in den USA jetzt das nicht mehr gibt, denn anscheinend gehört BES seit kurzem zu den verbotenen Wörtern in Forschungsanträgen. Es könnte sich als Fehler rausstellen, der dann hoffentlich schnell korrigiert wird. Und genau das sollte eigentlich auch in Studien passieren. Viele Forschungsfehler fliegen fortwährend auf wie übermäßig eingesetzte Alliteration. So war das auch beim Marshmallow Experiment. Habt ihr vielleicht schon mal gehört. Der Psychologe Walter Mchel erforschte an vierjährigen Kindern, wie es bei denen mit der Selbstkontrolle aussieht. Dazu

6:58 setzt er immer ein Kind allein in einen Raum an einen Tisch, auf dem ein Teller stand mit einem Marshmallow. Dem Kind wurde sinngemäß gesagt: "Ich gehe jetzt raus und wenn ich wiederkomme und der Marshmallow ist noch da, dann bekommst du einen zweiten." Wie hättet ihr reagiert? Also, ich bin mir bei mir nicht so sicher. Bei ein paar der 32 Kinder war der Marshmallow innerhalb von Sekunden weg. Andere schafften es länger. 20 Jahre später kam dann endlich jemand ins Zimmer und quatsch. 20 Jahre später wurde in einer Folgestudie untersucht, ob die Fähigkeit, das eigene Verlangen zu kontrollieren, auch später im Leben noch Auswirkungen hatte. Und tatsächlich wurden deutliche Korrelationen zwischen

7:43 Wartefähigkeit als Kind und besseren kognitiven Fähigkeiten und gesteigerter Frustrationstoleranz als junger Erwachsener festgestellt. Es klingt ja auch irgendwie total nachvollziehbar. Nur wurde bei späteren Studien auch festgestellt, dass es ganz andere Faktoren geben könnte, die dieses Ergebnis erklären. So war das auch in einem Wiederholungsversuch in 2024. Die Ergebnisse der Originalstudie waren nicht reproduzierbar. Es gab keine signifikanten Unterschiede bei der neuen Studie. Das zeigt, dass der Marshmallow Test gar nicht verlässlich vorhersagen kann, wie sich Erwachsene entwickeln. Übrigens, in der Psychologie, also jenseits vom Marshmallow Test, lieferten bei 100 Wiederholungsversuchen gerade mal 36 dasselbe Ergebnis. Tja, so können sich

8:30 bahnbrechende Ergebnisse in Luft verwandeln. Luft umhüllt von einer weißen Schaumzuckermasse, aber es lässt sich auch sehen, wie wichtig es ist, dass Experimente unter gleichen Bedingungen wiederholbar sein müssen und konstante Ergebnisse liefern sollten, damit daraus wirklich Erkenntnisse abgeleitet werden können. Und nicht nur die Wiederholbarkeit sorgt für Sicherheit bei der Forschung. Wichtig ist auch, wie groß die Versuchsgruppe ist, die untersucht wird und dass die Mitglieder dieser Gruppe repräsentativ ausgesucht worden sind. Ich kann euch da nur noch mal das Video von letzter Woche ans Herz legen. Da habe ich genau darüber gesprochen. Und auch wie Versuche durchgeführt werden, spielen eine große Rolle. Der Goldstandard bei klinischer Forschung z.B. ist die kontrollierte

9:16 randomisierte doppelblende Studie. Kontrolliert bedeutet in dem Zusammenhang, dass es eine Kontrollgruppe gibt, die etwa ein Placebo ohne Wirkstoff bekommt. Natürlich ohne, dass die Teilnehmenden das wissen. Randomisiert heißt, dass der Zufall entscheidet, wer von den Teilnehmenden in welcher Gruppe an der Studie mitmacht und nicht die Sympathien der Forschungsteams. Und zu guter Letzt, Doppelblind bedeutet, dass weder die die Versuche durchführen noch die, die mitmachen, wissen, wer in welcher Gruppe ist, also Wirkstoffgruppe oder Kontrollgruppe, denn allein das Wissen darüber kann das Ergebnis und der Studie beeinflussen. Wenn die Studie dann fertig ist und alle verzerrenden Faktoren rausgerechnet worden sind, dann kommt noch mal ein ganz wichtiger Teil,

10:01 Peer Review. Nach dem Motto 400 Augen sehen mehr als zwei wird die komplette Studie von anderen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern noch mal genau unter die Lupe genommen, wobei es nicht alle Studien schaffen im Peer Review zu landen, denn dazu muss das Studienergebnis und da ist wieder dieses auffällige Wort signifikant sein. Was das genau bedeutet, könnt ihr hier nachlesen. Link zu unserer Seite findet ihr auch in der Videobeschreibung. Die Signifikanz ist auf jeden Fall eine sehr wichtige Hürde, von der auch abhängt, ob eine Studie überhaupt veröffentlicht wird. Viele Forschungsergebnisse verlassen nie das Labor, in dem sie auf die Welt kam. Und oft kommt Forschung auch erst zustande, wenn Geldgeber da sind. Jedenfalls, wenn es eine Studie

10:49 bis zum Peerre Review geschafft hat, wird sie da noch mal richtig auseinandergenommen von anderen Forschenden. Auch wenn da nicht alle Fehler gefunden werden, ist das ein wichtiges Kontrollsystem. Und alles das gibt mir das Gefühl, ja, der Forschung kann man vertrauen. Klar, Fehler werden gemacht, aber sie werden auch wieder wettgemacht. Versuch und Irrtum gehören dazu, wie bei allem im Leben. Nur so können wir uns weiterentwickeln und das ist auch ein total wichtiger Aspekt der Wissenschaft. Theorien entwickeln sich weiter und es soll auch so sein. Zu forschen bedeutet nicht, dass man sich es auf dem Sofa gemütlich macht und die Beine hochlegt. Es sei denn, genau das ist der Versuchsaufbau. Wir sehen uns hoffentlich ganz gemütlich wieder beim

11:34 nächsten Video, nächste Woche. Habt eine schöne Zeit bis dahin. Tschüss.

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