因果性与实验

“这些问题现在是，并且可能将永远是自然界中不可解的秘密。它们属于人类智力根本无法触及的那类问题。”—《伦敦时报》（The Times of London），1849年9月，有关霍乱如何感染和传播

死刑有威慑效应吗？巧克力对你有好处吗？什么引起了乳腺癌？

所有这些问题都试图将原因归属于某个结果。对数据进行谨慎的检查可以帮助揭示这类问题的答案。在本节中，你将学习确定因果关系时涉及的一些基本概念。

观察是良好科学的关键。观察性研究是指科学家根据他们观察到的、但未参与生成的数据得出结论的研究。在数据科学中，许多这类研究涉及对一组个体的观察，其中有一个被称为处理因素的感兴趣因子，以及在每个个体上测量的结果。

最简单的想法是将个体视为人。在研究巧克力是否对健康有益的调查中，个体确实是人，处理因素是吃巧克力，结果可能是心脏病的度量指标。但观察性研究中的个体不一定是人。在研究死刑是否具有威慑效应的调查中，个体可以是美国的50个州。多州允许死刑的法律被视为处理因素，结果可以是该州的杀人率。

核心问题是处理因素是否对结果产生影响。处理因素与结果之间的任何关系都被称为关联。如果处理因素导致结果的发生，那么这种关联就是因果的。因果性是本节开头提出的所有三个问题的核心。例如，其中一个问题是巧克力是否直接导致健康状况的改善，而不只是巧克力与健康之间是否存在关系。

确定因果关系往往分两个阶段进行。首先，观察到一种关联。然后，更谨慎的分析引出关于因果关系的结论。