Диссертация: инструкция по подготовке и защите

Протоколы опытов

Протокол опыта должен быть максимально подробным. Хорошо, если диссертант преодолеет естественную лень и заготовит форму будущего протокола заранее. Не надо увлекаться и размножать эти формы в количестве большем, чем понадобится в ближайшей серии исследований (в следующей серии методика хоть в чем-то да изменится и жаль будет затраченного труда). В любом случае включите в форму такие компоненты:

1) Дата, время и место проведения опыта. (В ходе самого опыта Вы можете пользоваться так называемым «оперативным временем», приняв момент начала опыта или ключевой его момент, например момент введения исследуемого лекарственного препарата, за 0).

2) Кто помогал. Иногда при обработке результатов возникает необходимость расспросить помощников о некоторых деталях, которые при проведении опыта казались несущественными и потому не были включены в протокол. Кроме того, при подготовке статьи или доклада Вам легче будет решить, кого из помощников взять в соавторы. И последнее: видя свои фамилии в протоколе, они работают лучше.

3) Цель проведения опыта и ожидаемый результат. Это чрезвычайно важный пункт. Ни в коем случае не отнеситесь к нему формально. Всякий раз, приступая к опыту, Вы обязаны четко сформулировать вопрос, который Вы задаете природе. Это дисциплинирует Вас как исследователя и резко уменьшает количество ненужных опытов. Желательно не скупиться на слова и подробно изложить рабочую гипотезу, с которой Вы начинаете эксперимент, примерно так: «Результаты (такой-то) серии опытов позволили предположить (то-то). Воздействуя фактором Х в условиях Y, мы надеемся получить результат Z, что будет говорить о существовании (такой-то) закономерности». При проведении следующего, стереотипного, опыта можно ограничиться словами «та же» или «продолжение (такой-то) серии опытов».

4) Используемая аппаратура и регистрируемые параметры. Ведь не все результаты регистрации сразу попадут в протокол. Многие пробы будут отправлены в другие лаборатории, что-то до окончательной обработки останется на лентах регистрирующих приборов. Если в протоколе не будет помечено, что

Вы брали пробу Х или измеряли показатель Y, результаты их могут затеряться.

5) Условия в помещении, где проводится опыт: температура воздуха, влажность, возможно, освещенность или уровень шума – все, что может повлиять на его результаты. Известны случаи, когда диссертант получал принципиально разные результаты в будние и выходные дни. Причина, конечно, была простой – троллейбус под окном наводил помехи в регистраторе.

6) Таблица для записи всех данных, регистрируемых визуально (без использования автоматических регистраторов).

7) Поля для записей о любых происшествиях во время опыта (отказах приборов, непредвиденных воздействиях на объект исследования и т. п.). Всякий нормальный человек испытывает сильное желание в графе для примечаний написать: «Ничего особенного». Особенное есть всегда, надо только его не проглядеть. Помните, как один французский король в день начала революции написал в дневнике: «Rien»? Конечно, каждая запись о происшествии на полях должна содержать указание на время, когда оно имело место. Здесь же исследователь записывает и возникшие у него предположения о причинах любых неожиданных результатов опыта. Когда у Вас возникнут трудности с трактовкой полученных данных, Вы обратитесь к этим записям в попытке понять, почему не подтвердилась Ваша рабочая гипотеза или почему данные, полученные в одной и той же серии опытов, столь различны.

8) Заключение – последний пункт протокола. Очень важно в тот же день или, в крайнем случае, на следующий проанализировать результаты опыта (не серии, но именно одного опыта!) и решить, подтвердили они вашу рабочую гипотезу или нет. Заполняя этот раздел протокола, Вы, возможно, придете к мысли о необходимости изменить методы, что сбережет Вам много сил и времени. Не менее важно то, что при написании диссертации Вы будете пользоваться, главным образом, этими краткими заключениями.

Последний совет относительно протоколов опытов: тетради протоколов храните по возможности в сейфе или железной шкатулке. Разумеется, никакие злоумышленники не станут их похищать. Но такова уж натура человека, что любую бумажку, хранящуюся в сейфе, он не бросает где попало и потому не теряет. Храните протоколы как можно дольше. До защиты их может затребовать Совет (что бывает, к счастью, достаточно редко – только при остром конфликте в коллективе лаборатории, где была выполнена работа). Долгие годы после защиты Вы будете обращаться к старым протоколам, потому что у Вас будут появляться новые гипотезы, и Вы захотите вновь взглянуть на старые данные, но уже под новым углом зрения.

5. Артефакты, достоверность и значимость данных

Обсуждать работу, а не ее текст

Между людьми науки существует одно молчаливое, общепринятое и удивительное, по сути, соглашение. Если бы оно было выражено словами, то звучало бы примерно так: текст диссертации является (более или менее точным) отражением эксперимента, а тот, в свою очередь, отражает какую-то небольшую часть природы.

Отсюда следует, что, бесконечно манипулируя текстом диссертации, усиливая вывод № 3 и «приглушая» положение № 2, сливая 4-ю главу с 5-й и вводя кроме Общего обсуждения еще и Заключение, мы хоть сколько-нибудь приближаемся к познанию истины. Но были ли надежны исходные данные, заложенные в этот текст? Были ли они получены с соблюдением элементарных правил исследования, да и знал ли автор об этих правилах? Пожалуй, нет. Ведь диссертантами разработано такое количество новых способов лечения, предложено столько усовершенствований методов исследования здорового и больного человека, что, если бы все они получили распространение и дали бы те же результаты, что и в руках соискателя, мы, наверное, уже сегодня жили бы в XXII веке.

Итак, может быть, главный парадокс, связанный с подготовкой и защитой диссертаций, заключается в том, что мы обсуждаем ее текст, очень редко вникая при этом в то, насколько достоверны сами экспериментальные данные. Зачастую изложение собственно результатов исследований просто не читают. Как говорил профессор Платон Константинович Климов (1922–1999): «Смотрят только Введение и Выводы, а опыты никто смотреть не станет».

По-настоящему, за советом исследователь должен приходить не тогда, когда первый вариант диссертации оттягивает дно его портфеля, а тогда, когда он задумал первый эксперимент. Не торопитесь возражать! Разумеется, Вы, как и все, приступая к работе над диссертацией, приходили, и не раз, к учителям, но речь там шла исключительно об общем направлении работы и ее перспективности (или, на научном жаргоне, о диссертабельности) – и все! Пытались ли Вы обсуждать с мэтром конкретные схемы основных экспериментов? Вряд ли. Вам было совестно отвлекать «по мелочам» (если бы это были мелочи!) уважаемого человека, а он, действительно, был занят сверх своих возможностей. В результате Вы, как и десятки тысяч исследователей до Вас, учились почти исключительно на собственных ошибках.

Причины артефактов

Errare humanum est и почти всегда – в свою пользу. Дело здесь не в сознательном обмане из-за боязни сообщить отрицательный результат и остаться без ученой степени. Нет, чаще исследователь невидимым себе самому движением «подталкивает шар к лузе». Он страстно желает получить положительный результат, что-то открыть, предложить, доказать себе и окружающим, что он состоялся как личность и специалист. А вокруг – ни души. Разве заметят это «движение локтем» Ваши помощники, если Вы и сами-то не подозреваете о нем?

Вот здесь и поднимает голову вечный враг открытий, способный к бесконечной мимикрии, неистребимый, как Лернейская гидра, – артефакт. Все последующие манипуляции данными, все изощренные методы математической обработки принципиально ничего не изменят. Артефакт будет дробиться и умножаться, принимать причудливые формы и умрет не раньше, чем погубит вашу работу. Нет, степень Вы, конечно, получите, но клиники и лаборатории, включая ту, в которой работаете Вы сами, попробовав предложенную Вами новинку, быстро вернутся к добрым старым способам исследования и лечения. Помните, как нас учили: общественная практика – критерий истины? Поэтому с самого начала надо принять принцип: при всех условиях, при любой возможности – играть только против себя.

Один высокопоставленный генерал времен Второй мировой войны говорил своим штабным офицерам: «Приведите нам все доводы против того, чтобы я подписал этот документ». Только если доводы помощников не убеждали генерала, он подписывал приказ. Он не был исследователем, но обладал прекрасным даром логики и пониманием громадной цены своих ошибок.

Другой, еще более яркий, пример ответственного подхода к принятию решения. Говорят, что во время процессов канонизации и беатификации, проводимых Священным трибуналом в Риме, одного из наиболее опытных кардиналов назначают «адвокатом дьявола». Очевидно, что он должен привести все факты и соображения против того, чтобы умерший праведник был признан святым или блаженным.

Последний и самый знакомый всем пример – принцип состязательности в судебном споре. С него в какой-то мере и была скопирована процедура публичной защиты диссертаций. К сожалению, анализ прямых доказательств – вещественных и устных, обязательный в суде, – в диссертационном совете заменен рассмотрением текста диссертации.

Попытаемся рассмотреть наиболее частые и типичные причины появления артефактов. Невозможно дать их полный перечень, но обязательно надо сделать главное – внушить читателю неистребимое желание отыскивать и уничтожать артефакты, как бы искусно те ни маскировались.

Увлечение метрологией и злоупотребление точностью

Метрологическое обеспечение эксперимента должно быть адекватным его задачам. Хотелось бы предупредить исследователей против упрощенного подхода «чем точнее прибор, тем лучше». В принципе, это так, но очень точные приборы и стоят дороже, и капризнее в эксплуатации. И если такой прибор незаметно для Вас начинает «врать», Ваша вера в его высокий класс точности может помешать Вам заметить артефакт.

Как правило, после предварительных исследований Вы уже знаете диапазон, в котором колеблется исследуемая Вами величина. Очевидно, что если вещество X, введенное в системный кровоток, вызывает повышение температуры тела на 2,5 °C, то термометра с ценой деления в 0,1 °C вполне достаточно, лишь бы он был надежным. Кстати, в диссертации десятичные дроби пишите через запятую (российская традиция). Во всех прочих текстах можете в соответствии с традицией западных стран ставить точку (все равно компьютеры работают по их программам).

Несколько отвлекаясь, скажем, что уровень метрологического обеспечения в большинстве наших лабораторий таков, что следует основательно подумать, прежде чем браться за исследование фактора, изменяющегося в пределах ±10 % от исходного уровня. Только необычайная важность задачи в сочетании с дотошной метрологической требовательностью могут оправдать такое исследование. К счастью, природа еще оставила и нашему поколению явления, изучение которых не требует «глубинного бурения» и может производиться методом «открытого карьера». Надо только найти эти явления, найти или приготовиться к мукам метрологических процедур.

Есть исследователи особого педантичного склада, которым доведение измерительной аппаратуры до немыслимой степени точности доставляет острое, почти физическое наслаждение. Осторожно! Погоня за восьмым знаком после запятой может заслонить от Вас поиск главного – «устойчивой существенной связи между предметами или явлениями материального мира» (примерно таково определение понятия научное открытие).

Приводя числовые значения, не злоупотребляйте знаками после запятой. Есть известные слова великого Гаусса (Karl Friedrich Gauss, 1777–1855) о том, что избыточная точность расчетов отчетливо указывает на недостаток математических знаний у их автора.

Все сказанное совсем не означает, что можно вообще избежать метрологических процедур. Даже если Вам повезло исследовать очень яркое явление, такое, при котором регистрируемый параметр отклоняется от исходных значений в полтора-два раза, Вы обязаны перед серией экспериментов и по ее окончании сравнить показания своих приборов с эталонными. Например, в любой хорошей статье, посвященной газоанализу, непременно сказано, что электронный газоанализатор, скажем фирмы Beckman, перед началом измерений и по их окончании был проверен по знакомому нам со студенческих времен прибору Холдена.

Технофетишизм

К Вам приходит уважаемый человек, представитель частной отечественной фирмы, специализирующейся на разработке и выпуске исследовательской аппаратуры. (Подвижник! Остальные торгуют дешевыми факсами и микроволновыми печами фирмы Bosch.) Этот человек – доктор наук (!) – ставит на Ваш стол небольшой прибор, просит закатать рукав и, наложив манжетки на плечо и концевую фалангу пальца, нажимает на две кнопки. Раздается шипение, и из микропринтера выползает лента, на которой указаны не только частота сердечных сокращений, систолическое и диастолическое артериальное давление (это бы еще что!), но также ударный объем и сердечный выброс плюс 33 «основных показателя гемодинамики». «Помилуйте, – говорите Вы, – но ударный объем-то – как?» – «А по осциллограмме, у нас есть программа, – и похлопывает по ящичку размером с коробку для сигар. – С Вас всего (сумма в рублях или евро). Министерству (название) продаем в 3,5 раза дороже». Ну как тут объяснить, что методы определения ударного объема и сердечного выброса по осциллограммам давно скомпрометированы в мире, что ни один метод их оценки не будет признан без сравнения с dye dilution – разведением красителя? Но ведь кто-то уже купил это чудо техники! И скоро на защите диссертации (хорошо, если кандидатской) мы услышим: «После проведения названных лечебных мероприятий минутный объем кровообращения возрос на 12,2 %, что говорит о…». А о чем это говорит? Да ни о чем! Гораздо надежнее было бы позвать опытного клинициста и спросить: «Учитель, больному лучше?» Ответ был бы точнее и ближе к истине, чем эти мифические 12,2 %.

Вот если бы разработчик прибора и врач-исследователь ограничились только измерением так называемых прямых показателей – частоты сердечных сокращений, артериального давления и т. п., но грех наукообразия завел их в определение бесчисленных индексов, производных и проч. и проч. Достаточно начать аргументировать свои выводы подобными производными, и Вы выходите из-под любой критики – и чужой, и собственной. Совет вообще промолчит, подавленный обилием цифр, которые нельзя ни с чем сравнить, а следовательно, и опровергнуть. Уход от критики с помощью эзотерических понятий – подарок артефакту и надругательство над истиной.

Выбор объекта исследования

Разумеется, объект исследования должен быть адекватным его задачам. Клиницисты выполняют это правило с легкостью: простатит изучают на больных с простатитом. Биологам-экспериментаторам надо помнить слова нобелевского лауреата 1920 года Августа Крога (August Krogh, 1874–1949) о том, что для каждого исследования есть наиболее подходящий вид животных (о Кроге см. в нашей книге: А. Марьянович, И. Князькин. Взрыв и цветение: Нобелевские премии по медицине 1901–2002. СПб., изд-е 2-е, 2003 и последующие издания).

Рандомизация и двойной слепой контроль

Следующее обязательное мероприятие – рандомизация. Начало эксперимента. Исследователь уже примерно (всегда – примерно и никогда – точно) знает, что он собирается делать. Экспериментальная установка готова. «Маша, принесите кролика!» Маша идет в виварий и приносит-таки кролика, но какого или, вернее, которого из тех, что там были? Если спросить об этом исследователя, он уверенно ответит, что животное было выбрано в случайном порядке. Неправильно! Выбор был сделан в произвольном порядке. Различие между этими двумя процедурами объясняется в начале любого хорошего руководства по биологической и медицинской статистике. Лаборантка взяла кролика из клетки, находящейся на полметра от пола вивария – это самые удобные клетки: к нижнему ряду труднее наклоняться, а кролик из верхней клетки, бывает, успевает царапнуть Вас задней лапой. Не все ли равно, где сидел кролик до эксперимента? Нет. Самых тяжелых или самых буйных животных лаборанты, не задумываясь, сажают в клетки нижних рядов – а это, согласитесь, нарушает принцип случайности выбора. Конечно, виварий может быть идеально организован: клетки на одном уровне, животные строго одного веса и т. п., но всегда найдется бесчисленное количество других факторов, препятствующих случайному выбору.

В тех же руководствах по статистике под названием рандомизация описаны элементарные процедуры, позволяющие обеспечить случайность выбора объекта. Если Вы собираетесь сравнить два способа лечения, Вы должны:

а) Определить и, насколько возможно, формализовать показания к применению этих методов, то есть заранее назвать нозологическую форму и, если необходимо, другие признаки будущих больных, которые подвергнутся лечению либо старым, либо новым способом: пол, возраст, и т. п. Любой больной, поступающий в клинику или отделение и соответствующий всем заранее определенным параметрам, автоматически попадает в круг Вашего исследования, и ему присваивается порядковый номер.

б) Заранее заказать в любом компьютерном центре таблицу случайных чисел от 1 до 1000 и разделить ее пополам: 500 чисел до черты и 500 – после. Сверху пишете название старого способа, снизу – нового. Поступает больной. Допустим, его номер 48. Смотрим в таблице: число 48 оказывается в нижней части массива. Этот больной должен получить лечение новым, и только новым способом. Никакие перестановки здесь недопустимы. Если позволить себе их, то невольно начнешь отбирать для применения нового способа лечения «наиболее перспективных» больных. В результате «койко-день» в опытной группе будет существенно меньше, чем в контрольной, и количество осложнений – тоже и т. п. После этого можно обрабатывать полученные данные скольугодно изощренными методами – результаты останутся недостоверными. Вспомним слова Гексли (Хаксли – Thomas Henry Huxley, 1825–1895) о том, что математика – это жернов, который перемалывает все, что бы под него ни положили. Мощь жернова не превратит сорняки в пшеницу. Именно поэтому предложенное Вами будет жить недолго. В случае неклинического, чисто экспериментального исследования метод рандомизации применяется точно так же: животные нумеруются заранее, и затем их делят на опытную и контрольную группы в соответствии с таблицей случайных чисел. Желательно, чтобы ни исследователь, ни его помощники не знали, к какой из двух групп относится данное животное и вводят они исследуемый препарат или плацебо (слепой контроль). Если же удастся организовать дело так, чтобы принадлежность объекта исследования к опытной или контрольной группе оставалась неизвестной и в течение всего эксперимента, и во время первичной обработки данных, это уже будет double blind control, близкий к мировым стандартам. В этом случае исследователь узнает, где – опыт, а где – контроль, только в момент просмотра сводных таблиц или рисунков. А теперь, положа руку на сердце, скажите, часто ли Вы и Ваши коллеги так делаете?

Защита не зря именуется публичной. Это означает, что Вы имеете полное право прийти на заседание Совета и задавать соискателю любые вопросы относительно его работы. Если Вы точно знаете, что сегодняшний соискатель завтра не придет на вашу собственную защиту, задайте ему один короткий вопрос: «Как Вы осуществляли рандомизацию?» Ответа не будет, точнее, будет игра словами с целью замять вопрос. Если же Вы благоразумны, задайте тот же вопрос не на защите, а после нее, при личной встрече. Результат будет тот же.

Тому, в ком развит элемент артистизма, можем посоветовать способ рандомизации одновременно простой, надежный и производящий неизгладимое впечатление на учеников и помощников. Произвольно (а не в случайном порядке) выбираем животное. Доводим эксперимент до момента инъекции, не зная заранее, будет ли это опыт или контроль, и таким образом исключая всякую возможность подсознательного подыгрывания самим себе, зовем любого постороннего человека и просим его подбросить монетку. Орел – вводим препарат, решка – плацебо. Если хотите, смейтесь, а, по-нашему, это и есть поиск истины. Один из нас до сих пор хранит пятак, много лет назад случайно застрявший в люстре во время проведения такой рандомизации.