Cause and Correlation in Biology

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出版者:Cambridge Univ Pr
作者:Shipley, Bill
出品人:
页数:332
译者:
出版时间:2002-8
价格:$ 82.49
装帧:Pap
isbn号码:9780521529211
丛书系列:
图书标签:
  • 生态学
  • 生物学
  • 因果关系
  • 相关性
  • 统计学
  • 实验设计
  • 数据分析
  • 科学方法
  • 生物统计学
  • 研究方法
  • 建模
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具体描述

This book goes beyond the truism that 'correlation does not imply causation' and explores the logical and methodological relationships between correlation and causation. It presents a series of statistical methods that can test, and potentially discover, cause-effect relationships between variables in situations in which it is not possible to conduct randomised or experimentally controlled experiments. Many of these methods are quite new and most are generally unknown to biologists. In addition to describing how to conduct these statistical tests, the book also puts the methods into historical context and explains when they can and cannot justifiably be used to test or discover causal claims. Written in a conversational style that minimises technical jargon, the book is aimed at practising biologists and advanced students, and assumes only a very basic knowledge of introductory statistics.

生物学中的因果与相关 这是一部关于生物学领域因果关系与相关性探索的著作。书中深入浅出地剖析了生命现象背后错综复杂的关系网,并着重于如何严谨地区分“相关”与“因果”这两个概念,这对理解和研究生物学至关重要。 本书首先从生物学研究的基本出发点——观察与测量——开始,介绍科学家们如何通过收集数据来描绘生物世界的图景。无论是宏观的生态系统动态,还是微观的分子相互作用,精确的数据收集都是一切分析的前提。作者强调了不同类型数据的特点及其潜在的局限性,并探讨了在生物学研究中常用的统计学工具,如描述性统计和推断性统计,如何帮助我们理解这些数据的分布和模式。 接着,本书将重点转向“相关性”的探讨。书中详细阐述了如何识别和量化不同生物变量之间的统计学相关性,例如种群数量的变化与环境因素的波动之间的关系,或是基因表达水平与特定性状之间的联系。作者通过大量的生物学案例,如疾病流行与暴露因素的相关性,植物生长与土壤养分含量的相关性,以及动物行为与社会结构的相关性,来展示相关性在初步探索生物学规律中的重要作用。读者将学习到如何使用散点图、相关系数等工具来直观地理解变量间的线性或非线性关系。 然而,本书的核心与难点在于对“因果关系”的深入辨析。作者明确指出,仅仅观察到两个变量之间存在相关性,绝不意味着其中一个变量是另一个变量的原因。书中会详细剖析许多典型的“相关不等于因果”的误区,例如,当两个变量都受到第三方隐藏因素(混杂变量)的影响时,它们之间可能会呈现出强烈的相关性,但这并非直接的因果联系。本书将引导读者认识到,在生物学研究中,确立因果关系需要远超统计学相关的严谨设计和证据。 为了帮助读者建立科学的因果推断能力,本书提供了多种方法论的介绍。其中,实验设计被置于极其重要的位置。书中会详细讲解对照实验、随机化分组、盲法等关键原则,以及如何通过操纵自变量来观察其对因变量的影响,从而最大限度地排除混杂因素的干扰,建立起更可靠的因果证据。例如,在药物研发中,如何通过双盲对照试验来确定药物的疗效是否真正由药物本身引起,而非安慰剂效应或患者的期望。 对于那些不适合进行严格实验的研究领域,本书也提供了替代性的因果推断策略。纵向研究和时间序列分析被详细介绍,用以探讨变量随时间变化的模式,并试图从时间先后顺序和变化轨迹上寻找因果的线索。例如,通过长期监测一项环境污染物暴露水平与特定健康指标的变化,并利用统计模型来评估污染物暴露是否可能导致健康指标的下降。 此外,因果图模型(Causal Graphical Models),如贝叶斯网络和结构方程模型,也将被纳入讨论范畴。这些模型能够直观地表示变量之间的假设性因果结构,并提供一套系统的方法来评估这些结构的可能性,以及在存在混杂变量的情况下进行因果效应估计。本书会用浅显易懂的语言和图示,解释这些复杂模型的构建逻辑和应用场景,例如在遗传学研究中,如何使用因果图模型来梳理基因、环境与疾病之间的复杂因果链。 本书还关注机制解释(Mechanistic Explanation)在确立因果关系中的作用。科学研究往往需要深入到生物体的内在机制,才能真正理解“为何”以及“如何”产生某种结果。本书会引用分子生物学、细胞生物学、生理学等领域的经典案例,说明通过揭示生物通路、分子信号传导、基因调控网络等,如何为统计学上观察到的相关性提供坚实的生物学解释,从而增强因果推断的说服力。 书中还可能涉及反事实推理(Counterfactual Reasoning)的概念,即思考“如果没有这个原因,结果会怎样”。这种思维方式是理解因果关系的核心,尽管在生物学研究中直接进行反事实检验往往非常困难。 除了方法论的探讨,本书还将反思因果关系在生物学研究中的哲学意义,以及科学决策在证据不完全时的挑战。例如,在生态保护中,当我们面临一个可能威胁生物多样性的因素时,即使我们无法百分之百确立其因果关系,我们也可能需要根据现有的证据采取行动。 总而言之,本书旨在培养读者严谨的科学思维,提升其识别和分析生物学领域因果关系的能力。它不是一本罗列生物学知识的书,而是一本关于“如何思考”生物学问题的指南。通过对因果与相关之间界限的清晰阐释,以及对多样化推断方法的介绍,本书将帮助生物学研究者、学生以及对生命科学感兴趣的读者,更深入、更准确地理解生物世界的奥秘。

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用户评价

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这本书最让我印象深刻的地方在于它的哲学思辨色彩,它将硬核的科学方法论与对生命本质的追问巧妙地融合在了一起。它不像许多科学著作那样只关注“如何做”,而是深入探究“我们是否真的能知道”。在讨论“随机性在因果推断中的作用”那一章,作者提出了一个发人深省的问题:在高度复杂的生物系统中,我们所谓的“随机”现象,究竟是源于我们知识的缺失,还是生命系统内在固有的不确定性?这种思考方式极大地超越了传统的实验科学范畴,触及了科学哲学的核心。阅读体验非常酣畅淋漓,因为你感觉到作者不是在“教”你知识,而是在与你进行一场智力上的深度对话,共同探索认知的边界。书中的语言,虽然学术性很强,但行文间却流淌着一股对科学真理的虔诚,让人在学习复杂概念的同时,也感受到一种精神上的洗礼。它迫使你不仅要看到事物之间的联系,更要思考这些联系存在的根本原因,这对于任何一个致力于深度思考的读者来说,都是一场难得的智力盛宴。

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坦白说,我当初拿起这本书时,内心是有些忐忑的,毕竟生物学领域的复杂性是出了名的,各种术语和模型层出不穷,生怕自己无法跟上作者的思路。然而,接下来的阅读体验完全超出了我的预期。作者的叙事节奏把握得极其精准,既有足够的深度来满足专业人士的好奇心,又有恰到好处的广度来引导初学者入门。我最欣赏的是其对历史案例的引用,比如早期关于遗传学和环境影响的争论,通过这些生动的历史片段,那些抽象的因果推断问题变得鲜活起来,充满了人性的挣扎与科学的进步。书中对“反事实推理”的阐述,更是点睛之笔,它提供了一种强有力的思维框架,帮助我们想象“如果A没有发生,B会不会出现”的可能性。这种对潜在路径的探讨,极大地拓宽了我对生物系统动态性的理解。这本书的排版和图示设计也做得非常用心,那些流程图和决策树,如同高明的建筑师绘制的蓝图,让复杂的因果网络一目了然。它让我认识到,科学的严谨性并非枯燥的代名词,而是通往真理最可靠的阶梯。

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作为一名长期在临床研究领域摸爬滚打的人,我发现这本书为我解决实际操作中的困惑提供了理论武器。在药物研发的早期阶段,安慰剂效应和自然病程的变化往往会掩盖或夸大新药的真实疗效。过去我们只能依赖严格的随机对照试验(RCT)来尽力排除干扰,但这本书让我更深刻地理解了为什么即使是完美的RCT,在面对一些慢性、多因素疾病时,依然存在解释上的盲区。作者对“中介变量”和“调节变量”的辨析达到了教科书级别的清晰度。书中举例说明了,即使一个基因与疾病A相关,但如果这种相关性是通过一个特定的生物标志物B介导的,那么直接干预A可能不如干预B有效。这种层层递进的因果分解,极大地提升了我设计临床试验阶段的逻辑严密性。阅读过程中,我甚至会时不时地停下来,将书中的模型套用到我手头正在进行的项目上,去重新审视我们收集的数据,试图挖掘出那些被我们忽略的潜在因果路径。这本书无疑将成为我书架上被翻阅频率最高的一本参考书。

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这本《因果与相关在生物学中的应用》简直是为我这种对生命科学的底层逻辑充满好奇的读者量身定做的。我一直觉得,生物学研究中最令人困惑的往往不是“是什么”,而是“为什么是这样”。我们看到太多的关联性描述,比如某种基因突变与某种疾病的发生率升高,或者某种环境因素与种群数量的变化。但这些“相关”的背后,隐藏着多少真正驱动事件发展的“因果链条”呢?这本书没有满足于给出几个令人惊叹的案例,而是深入浅出地剖析了区分这两者的科学方法论。作者似乎拥有一种超凡的洞察力,他能将那些晦涩难懂的统计学原理和实验设计规范,转化为清晰易懂的逻辑图景。我尤其欣赏其中关于“混杂变量”的讨论,那部分让我茅塞顿开,意识到自己过去在阅读许多科学论文时,是如何轻易地被表面现象所误导。读完之后,我感觉自己像是在迷雾中获得了一把指南针,不再盲目地追逐那些看似光鲜亮丽的统计数字,而是开始学着去质疑、去探究事物运作的真正机制。这本书不仅仅是方法论的指南,更像是一次思维模式的重塑,让我对未来接触到的任何生物学信息都能抱持一种批判性的审视态度。

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这本书的价值,对于任何希望在生物技术、医学研究或生态保护领域做出实质性贡献的人来说,都是无可估量的。它不是一本教你如何做实验的书,而是教你如何“思考”实验结果的书。我花了不少时间在书的后半部分,那里讨论了复杂系统中的涌现现象与因果归属问题。在生态学中,我们面对的往往是牵一发而动全身的巨大网络,试图将一个物种的消亡完全归咎于单一的捕食者增加,是何等的天真!作者通过引入网络理论的概念,精妙地阐述了“充分必要条件”在生物世界中的模糊性。我发现自己开始重新审视自己过去关注的那些“热点”研究,很多时候,我们只是在描述一个系统的某个时间点的快照,而忽略了驱动它演化的非线性反馈回路。这本书的语言风格是那种沉稳而富有穿透力的,没有华丽的辞藻堆砌,每一个论断都像是经过了严格的数学检验,落到实处,让人不得不信服。它带来的不仅仅是知识,更是一种对生命世界更深层次的敬畏。

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