Falsificazione e patologia nella

ricerca scientifica

Alessandro TredicucciNEST CNR-INFMScuola Normale Superiore

Il caso Schön• Tra 1998 e il 2001 Jan Hendrik Schön (prima post-

doc, poi MTS ai Bell Laboratories nel gruppo di Bertram Batlogg) pubblica una serie di articoli che sconvolgono la ricerca in fisica della materia (laser e transistor organici/plastici, transistor molecolari, superconduttività nei fullureni etc.)

• Le scoperte sembrano porre le basi per il futuro di elettronica e fotonica

• Viene dato come candidato sicuro per un prossimo premio Nobel e viene scelto (anche se non ufficialmente) per dirigere il Max Planck in Germania

Opto-elettronica organica• Low cost, flexibility,

large area• Transport is difficult

(low mobility, contacting, doping, etc.)

• Efficiency decreases at high currents

CMOS and lasers

Effetto Hall quantistico2 Nobel: Von Kiltzing 1985 (intero)

Laughlin, Störmer, Tsui 1998 (frazionario)

Mai osservato in un materiale organicoLivelli di Landau discreti (localizzazione in campo magnetico): E=(n+1/2)c

Classico: Rxy=B/eN

Quantistico: Rxy=h/ie2

Frazionario: effetto collettivo, nuove quasi-particelle con quanti di flusso magnetico si comportano come se avessero carica frazionaria

Transistor molecolari

• Molecole futuro dell’elettronica?

• Miaturizzazione estrema: singola molecola

Nuovi superconduttori

Fullerene

Polimeri

Cristallimolecolari

I dubbi…

• Più di 80 articoli scientifici dal 2000 al 2002 (tra cui 8 Nature e 9 Science)!

• Nessuno riesce a riprodurre i risultati (in particolare l’ossido di alluminio usato come isolante non supporta campi elettrici così elevati)

• Si notano “strani” errori negli articoli

• Il tutto ovviamente supportato dall’antipatia/invidia generata dal successo

Curve sperimentali identiche

In almeno 8 casi esistono curve identiche (fino a cinque cifre signicative) pubblicate anche in articoli differenti che dovrebbero però rappresentare esperimenti completamente diversi.

Investigation Committee• La Lucent nomina un comitato per investigare il caso• 25 articoli sono incriminati • Si riscontra un’evidenza preponderante di

falsificazione dei dati• Nessun campione/dispositivo funzionante è

disponibile• Non esistono file con i dati numerici nudi e crudi

degli esperimenti (erano in un vecchio computer e sono stati cancellati…)

• Schön viene licenziato• La maggioranza degli articoli ritirati

Alcuni falsi evidenti

Dati sperimentali troppo precisi

Come funziona la ricerca?

• Ricerca di base (anche applicata)

• Comunicare– Conferenze

– Pubblicare

– Brevettare

– Press Release

• Sviluppo industriale• Produrre

– Brevettare

– Press release

– Produzione

Fama, prestigio, carriera

Carriera, soldi

Pubblicazioni scientifiche

• Meccanismo del “peer reviewing” per aver accesso alla pubblicazione

• Riviste di serie A, B, C, etc…più è importante la rivista più è difficile pubblicarci (ad es. Nature respinge circa il 90% degli articoli ancor prima di mandarli ai referee)

• Impact factor: numero di citazioni per articolo nei due anni successivi alla pubblicazione (Nature e Science sono il top ~ 30)

• Numero di pubblicazioni, impact factor, citazioni, (inoltre inviti e brevetti) sono il metro principale di valutazione del curriculum di uno scienziato

La responsabilità

• Primo autore e co-autori– Chi ha fatto che cosa? Supervisor?

• Internal release – Processo lento e possibile solo in grandi istituti con

molte persone dello stesso campo

• Referee ed editori– Possono verificare la consistenza dei risultati e la

correttezza di assunzioni e procedure ma assai difficilmente scoprire un falso.

– Devono verificare che siano forniti tutti i dettagli necessari per poter ripetere l’esperimento

Chi falsifica e perché?• Burloni, scherzi etc.• Folli o mentalmente instabili• Ambizione, carriera• Finanziamenti, pressione, obiettivi da centrare• Non si rendono conto che stanno falsificando• Casi patologici

– Sono talmente conviti di un’idea o teoria da inconsciamente trascurare, scartare, non vedere tutti gli elementi ad essa contrari.

Esistono altri tipi di frodi: tipicamente “furto” dei risultati(vedi controversia HIV), o ostacolare indebitamente l’avversario/competitore (ad es. mettendo volontariamente dati errati nelle pubblicazioni)

Autori improbabiliJOURNAL OF STATISTICAL PHYSICS 48 (3-4): 709-726 AUG 1987

83 Citazioni

Phys. Rev. 73, 803–804 (1948)

Bethe vinse il Nobel nel 1967

• Un’ottantina di articoli “inventati” negli anni 70 e pubblicati su riviste anche prestigiose

• In realtà la sua affiliazione è la fabbrica di biclette paterna

• E’ sempre il solo autore di lavori sperimentali anche complessi

• Chi è la sig.ra Gavazza?

Un caso Italiano

Altri casi celebri

• Ninov, elemento 118 (1998) • Marion Brach (Lubeck University), Friedhelm Herrmann (Ulm University) - 1997 ematologia e terapia genica

• Parte da rivelazioni di collaboratori su autoradiogrammi manipolati

• 50-100 pubblicazioni falsificate

• Complicazioni personali

• Finanziamenti e cattedre

V. Ninov et al., Phys. Rev. Lett. 83, 1104 (1999).

I confini

• Due aspetti critici:– presentazione dei risultati– scartare i dati non affidabili

Smoothing, eliminare il rumore, focalizzare gli aspetti rilevanti(fit e dati originali)

Misure diverse e/o ripetute condizionate da variabili esterne

Misure su campioni diversi o in condizioni diverse

Misure di contorno o illustrativeEsempi peculiari:Millikan e la misura della carica dell’elettroneStörmer e l’immagine poster dell’effetto Hall frazionario

Scienza patologica (Langmuir)

• Raggi N - René Blondlot, University of Nancy (1903)

• Polywater - Nicolay Fedyakin (1960)

• Fusione fredda - Fleischmann e Pons (1989)

1 The magnitude of the effect is substantially independent of the intensity of the causative agent.2 The effect is of a magnitude that remains close to the limits of detectability; or, many measurements are necessary because of the very low statistical significance of the results.3 It makes claims of great accuracy.4 It puts forth fantastic theories contrary to experience.5 Criticisms are met by ad hoc excuses.6 The ratio of supporters to critics rises up to somewhere near 50 percent and then falls gradually to oblivion.

I tre casi

• Raggi N emanavano sia da oggetti animati che inanimati, erano appena visibili nell’oscurità totale, venivano diffratti da parallelepipedi di Al. Wood ne dimostra l’assurdità.

• Poliacqua, forma di aggregazione polimerica dell’acqua più stabile dell’acqua normale. La sua formazione ed esistenza contraddice la natura che osserviamo.

• Fusione fredda ottenuta a temperatura ambiente in cella elettrolitica. Semplicemente non in grado di fare misure accurate dei prodotti di reazione nucleari, né di rendersi conto che se fosse stato vero la radiazione emessa li avrebbe uccisi. Scorretti nella presentazione.

Conclusioni

• Esistono situazioni in cui il confine tra frode e pratica “accettabile” è labile: vanno limitate ad aspetti descrittivi o di contorno

• Esiste sempre il pericolo di diventare patologici o di sbagliare nell’accusare qualche ricerca di esserlo

• E’ fondamentale presentare e discutere a fondo i risultati con la comunità scientifica prima di annunciarli ai media

• Più l’effetto è nuovo, inaspettato, originale, più bisogna considerare tutte le possibili controprove e obiezioni

• E’ basilare mettere in condizione gli altri scienziati di riprodurre i propri risultati

• Più la frode è rilevante, più facilmente sarà scoperta; meno è rilevante più è inutile

• I finanziamenti non deveno essere legati troppo al risultato• Si può ancora falsificare gli esperimenti per passare un esame, ma fate

attenzione ai chiodi…