Din skolvetenskapsklass kanske är van vid att utföra naturvetenskapliga experiment med endast en enda manipulerad variabel, men det finns ett gap mellan skolvetenskap och naturvetenskap som utförs i laboratorier över hela världen. Det korta svaret på huruvida forskare kan använda mer än en manipulerad variabel i sina experiment är ”ja”. Men lika viktigt som svaret på denna fråga är att förstå varför forskare skulle vilja inkludera två manipulerade variabler.
Forskare är manipulativa
Ett av vetenskapens huvudsyfte är att göra förändringar i saker och se hur dessa saker reagerar. När en vetenskapsman utför ett vetenskapligt experiment vet hon vad hon planerar att manipulera eller ändra. Det här kan vara temperaturen på en kemisk vätska, hur lång tid hon låter en växt växa eller vilken typ av drog hon ger till en labbmus. Forskare letar alltid efter förändringar som är viktiga. När de misstänker att en viss förändring kan ha betydelse, betecknar de förändringen som ”manipulerad variabel”. Till exempel, när man ger en mus en viss drog och tajmar hur lång tid det tar att slutföra en labyrint, överväger vetenskapsmannen drogen som hennes manipulerade variabel. Ordet kommer från hennes förmåga att ”manipulera” vilken drog musen får. Hon kanske väljer mellan två eller tre, vilket skulle ge den manipulerade variabeln två eller tre värden.
Varför bry sig?
Frågan om huruvida ett vetenskapligt experiment kan ha två manipulerade variabler tar upp en annan viktig fråga: Om man antar att experiment kan inkludera två manipulerade variabler, varför skulle en vetenskapsman bry sig om att inkludera mer än en? Sanningen är att forskare ibland misstänker att två olika variabler ändras samtidigt som den verkliga orsaken till ett resultat. Till exempel kan variabel 1 i sig inte ha någon effekt på den svarande variabeln ensam. Men när en vetenskapsman manipulerar variabel 1 och variabel 2, kan hon se en signifikant förändring i den svarande variabeln. Ett annat skäl till att manipulera mer än en variabel i ett experiment är om du vill kontrollera något som du tror kan påverka resultaten. Till exempel, om du odlar flera växter och din manipulerade variabel är ”mängd solljus”, kan du bli förvånad över att se att växterna med mer solljus inte växer så snabbt som du trodde. Om du misstänker att dessa växter inte växer tillräckligt snabbt eftersom du ger dem för lite vatten, kan du ändra mängden vatten du ger dem också. Din andra manipulerade variabel skulle då vara ”mängd vatten”, och du skulle ha fyra typer av växter: mycket solljus, mycket vatten; mycket solljus, lite vatten; lite solljus, mycket vatten; och lite solljus, lite vatten.
Tror runt hörnet
Faktum är, enligt NC State University, kan forskare inkludera så många manipulerade variabler i sina experiment som de vill. Statistiken bakom alla vetenskaper tillåter flera manipulerade variabler och ger forskare många verktyg för att utvärdera resultaten av en studie med många manipulerade variabler. Men forskare inkluderar inte alltid medvetet flera manipulerade variabler i sin forskning. Om de gjorde det skulle de behöva ta itu med ökningar i svårighetsgraden av experimentdesignen i termer av pris; tid; antal prover, såsom laboratorieråttor, som behövs; och komplexiteten hos de statistiska verktyg som forskarna använder för att utvärdera resultat. Du kanske har lagt märke till skolvetenskapliga mässor och experiment som huvudsakligen använder ett enda manipulerat experiment och började undra om två manipulerade variabler är en möjlighet. Tja, även om inget är fel med två manipulerade variabler, vill de flesta lärare inte hantera komplexiteten hos flera manipulerade variabler. Att lägga till mer manipulerade variabler i ett klassexperiment skulle förvirra de flesta elever och ibland läraren själv. (Men nämn inte det för din lärare.)
Råttor, råttor och fler råttor: ett exempel
Forskare som arbetar med laboratorieråttor kan misstänka att laboratorieråttor med vissa gener är mer benägna att dö tidigt men bara när den gruppen labbråttor äter en fettrik kost. Så forskare skulle behöva kontrollera förekomsten av denna ”kooperativa förändring”, vad forskare kallar en ”interaktionseffekt.” Forskarna kunde sedan dela upp råttor i två uppsättningar av två grupper: En uppsättning är de med genen och de utan genen; den andra uppsättningen är de som får en diet med hög fetthalt och de som inte gör det. Först då kan forskare kontrollera om det är kombinationen av fettrik kost och förekomsten av en viss gen som leder till tidig död.
