UC头条：科学家是如何判断两个现象之间的因果关系的?

这不就是病因学研究吗，试着回答一下。

因果是个哲学问题，发展到现在，现代科学的因果观是概率论的因果观，简单的说就是，原因就是使结果发生概率升高的事件。比如说 A 和 B 存在一种关联，当你改变 A 的频率或者特性的时候，会引起 B 的频率或者特性的相应改变，那么 A 就是 B 的原因。放在病因学研究里，如果某种因素可以使人群的发病率升高，而去除这种因素之后，发病率会下降，那么这种因素就可以称为病因。

上面说的比较简单，不要以为因果关系就是这么简单。因为任何结果都不是由单一孤立的原因所致。

举个例子，比如你打开开关，电灯就亮了，关掉开关，电灯就灭了，经过反复试验发现，“开开关”和“电灯亮”是有因果关系的。但是，“开开关”却不是“电灯亮”的唯一原因，比如前提是要有电，而且电线也得是通的，同时，灯泡的灯丝不能断了，等等等等，因素其实有很多。如果影响到这些因素，也会影响到电灯是否会亮。

所以，一个结果应该是有一组原因影响生成的。

这样一来，问题就复杂多了，原因也要被分类了。

比如说从作用方式来看，可能存在必要原因和充分原因。

必要原因就像必要条件一样，就是说如果发生这个结果了，那么必然是有这个原因的存在和作用；反之不一定。这个用概率论因果观很好理解，因为原因是使结果概率升高，但并不一定是 100%概率，所以会有必要原因的存在。比方说肺结核。如果你已经得了这个毛病，那么可以反推肯定被结核杆菌感染了，那么结核杆菌的感染就是得肺结核的必要原因。但是，如果你免疫力强，可能虽然接触结核杆菌，但也不一定会发病，所以，结核杆菌感染不能推出必然得肺结核。这是必要原因。

有必要原因就有充分原因，就是说有了这个因素，就必然出现某种结果，我们常说的因果关系恐怕更多的是指这个充分原因。但是，充分原因就更麻烦了，因为前面提到了，产生结果的原因不是单一的，那么就没办法找到单一的充分原因，而只能有一组，是一组充分原因共同作用才必然出现结果。就好像前面提到开灯这件事儿，本来以为“开开关”必然导致“电灯亮”，以为是充分原因，但是没那么简单，我把你电线剪断了，再开开关灯也不亮，所以充分原因应该有一组。而要找到这一组相互影响的充分原因，这工程量就大了！所以，目前医学上的绝大多数疾病，充分原因并不完全明了；甚至极端一点，没法做到完全明了，因为还可能存在某种因素，只是你还没有发现而已。

凡事必有因，出现一种结果，总是有相应的原因。平时也经常会被问到“我为什么会得这个毛病？”我们可以说清楚一部分的必要原因，但是要想把充分原因都说清楚就太难了，甚至几乎是不可能的。

再比如从引起结果的远近程度来看，有直接原因和间接原因，或者是近端原因和远端原因。

比如医学研究发现，性生活越混乱、开始时间越早的女性，宫颈癌的发病率越高；而修女、尼姑和独身主义妇女很少有人患宫颈癌。这就是一个很典型的概率论的因果关系，所以，可以说性生活是宫颈癌的一个原因；再讲得危言耸听一点，就是“性生活致宫颈癌”。之所以说是危言耸听，是因为很显然，性生活不是宫颈癌的充分条件，因为有性生活的女性数量是很庞大的，相比而言，只有一小部分人得了宫颈癌。所以，应该是性生活带来某种因素，导致了宫颈癌。于是大家继续研究，发现了 HPV，这种病毒经性交传播，而且可以引起宫颈癌变。再继续研究，又发现了所谓宫颈癌的高危型 HPV，并且需要 HPV 的长期反复感染，才可能会导致宫颈癌。而有些人 HPV 一直阳性，但就是没有癌变；有些人查出来没多久就病变了，于是大家考虑应该也与某些遗传因素有关。这就是大家对于慢性疾病寻找原因的过程。这里的性生活就是宫颈癌的间接原因或者远端原因；而 HPV 感染则是直接原因或者近端原因。

既然原因是多种因素的，那么就像前面你说“性生活致宫颈癌”显得有些危言耸听一样，在医学上，我们给这些层次的病因取名叫做危险因素。比如性伴侣多和性生活开始的年龄小，就是宫颈癌的危险因素。

前面说过出现结果了我们反推原因，涉及必要原因、充分原因。现在我们发现一种现象了，那么是否就一定导致某种结果呢？答案是否定的。比如前面提到性伴侣多和性生活开始的年龄小，就是宫颈癌的危险因素，但不是说你的性伴侣有不少，就意味着你将来一定得宫颈癌。各个危险因素对于最终结局的作用程度其实是很难把握的。虽然科学研究中用到诸如“相对危险度”之类的概念，用来评价危险因素与结局直接的关联程度。但是，当你企图用数字来描述现实的时候，一定要小心，你可能把现实过于简单化了。甚至有时候，科学的数字称为书生百无一用的原始原因。

举个例子，我们已经知道了产后发生肺栓塞的大量危险因素，以及各个因素的相对危险度，比如长期卧床、产后出血、辅助生育技术、剖宫产手术等等。现在有一位产妇，是试管婴儿获得的妊娠，而且是中央型前置胎盘，孕晚期出现先兆早产，躺在床上休息了两个月，最终做了剖宫产手术，并且发生产后大出血。如此多的危险因素，她的产后会发生肺栓塞吗？答案是不清楚。我们需要高度警惕，但实际是否发生，要等她真的出现了才知道。

我们应用科学，总归是希望可以更好的预知未来，比如通过因果关联。但是实际情况是，当你真的打算通过已有的数据去预知未来的时候，当你看到现象打算通过已有的因果关联去预知结果的时候，需要慎重。因为即使是科学的手段获得的因果关系，也不是绝对全面的；甚至更“科学”的一点讲，你没法“科学的”获得绝对全面的因果关系。

前面讲的是用什么标准推断因果性。关于如何推知因果性，当然是靠试验和数据的统计，相关问题在 @程毅南的回答里写得很清楚了，而且也强调了关于混淆变量的问题，这里就不多说了。

再补充强调一点，就是关于实验设计时的时间顺序问题。因为因果关系有明确的时间先后顺序，所以，在实验设计上，应该是前瞻性的研究，就是说是预先选定好研究对象，然后给予干扰因素，再进一步观察结果。这感觉像是废话，难道有不是前瞻性的吗？有啊，既然因果关系是概率论的因果关系，那么当我们想要了解某因素 A 是不是某结果 B 的原因时，前提总是 A 和 B 的出现概率平行相关，如果 A 出现增加的时候 B 并没有增加，那么 A 就不是 B 的原因。所以，当 A 和 B 都已经存在了，我们去观察分析，这是一种回顾性研究，这种研究不能明确因果关系，但是，在了解两件事的相关性上也是有帮助的。当我们明确了两者相关之后，再去考虑谁是因谁是果。