Введение
Эмпирическое исследование
Естественный эксперимент – это исследование, в котором индивидуумы (или группы индивидуумов) подвергаются воздействию экспериментальных и контрольных условий, определяемых природой или другими факторами, находящимися вне контроля исследователей. Процесс, определяющий это воздействие, в значительной степени напоминает случайное распределение. Таким образом, естественные эксперименты являются наблюдательными исследованиями и не контролируются в традиционном смысле рандомизированного эксперимента (интервенционного исследования). Естественные эксперименты наиболее полезны, когда произошло четко определенное воздействие, затронувшее хорошо определенную субпопуляцию (и при отсутствии этого воздействия в аналогичной субпопуляции), так что изменения в результатах можно правдоподобно связать с этим воздействием. В этом смысле, отличие естественного эксперимента от неэкспериментального наблюдательного исследования заключается в том, что первый предполагает сравнение условий, позволяющее проводить причинно-следственные выводы, а второй – нет. Естественные эксперименты используются в качестве дизайна исследования, когда проведение контролируемых экспериментов крайне затруднительно или неэтично, например, в ряде областей, изучаемых эпидемиологией (например, оценка влияния различных уровней воздействия ионизирующего излучения на здоровье людей, проживавших вблизи Хиросимы во время атомной бомбардировки) и экономикой (например, оценка экономической отдачи от уровня образования у взрослых в США). Разумеется, воздействие загрязненной воды не контролировалось ни одним ученым. Следовательно, это воздействие было признано естественным экспериментом.
Размер семьи
Целью исследования Ангриста и Эванса (1998) было оценить влияние размера семьи на результаты трудовой деятельности матери. По крайней мере, по двум причинам, корреляции между размером семьи и различными показателями (например, уровнем дохода) не позволяют судить о том, как размер семьи причинно влияет на результаты на рынке труда. Во-первых, как на результаты на рынке труда, так и на размер семьи могут влиять ненаблюдаемые "третьи" факторы (например, личные предпочтения). Во-вторых, сами результаты на рынке труда могут влиять на размер семьи (это называется "обратной причинно-следственной связью"). Например, женщина может отложить рождение ребенка, если получит повышение на работе. Авторы отметили, что семьи с двумя детьми одного пола (либо два мальчика, либо две девочки) значительно чаще решают завести третьего ребенка, чем семьи с двумя детьми разного пола. Таким образом, пол первых двух детей представляет собой своего рода естественный эксперимент: как будто экспериментатор случайным образом распределил некоторые семьи по принципу наличия двух детей, а другие – трех. Это позволило авторам достоверно оценить причинно-следственный эффект рождения третьего ребенка на результаты трудовой деятельности. Ангрист и Эванс обнаружили, что рождение детей оказывает большее влияние на женщин с низким уровнем дохода и образования, чем на женщин с высоким уровнем образования, хотя влияние рождения третьего ребенка на доходы, как правило, исчезает к 13-летию этого ребенка. Они также обнаружили, что рождение третьего ребенка оказывает незначительное влияние на доходы мужей и на проявление кооперативного поведения.
Запрет на курение
В Хелене, штат Монтана, запрет на курение действовал во всех общественных местах, включая бары и рестораны, в течение шести месяцев с июня 2002 года по декабрь 2002 года. Хелена географически изолирована и обслуживается только одной больницей. Исследователи отметили, что количество инфарктов снизилось на 40% во время действия запрета на курение. Противники закона добились приостановки его действия через шесть месяцев, после чего уровень сердечных приступов вернулся к прежнему значению. Это исследование являлось примером естественного эксперимента, называемого экспериментом с перекрестным анализом, когда фактор воздействия временно устраняется, а затем возвращается. В исследовании также были отмечены собственные ограничения, которые указывают на то, что неспособность контролировать переменные в естественных экспериментах может затруднять исследователям формулирование однозначных выводов. Используя статистические методы, разработанные в эконометрике, Ангрист использовал приближенно случайное распределение номеров в призывной лотерее во время войны во Вьетнаме в качестве инструментальной переменной, связанной с пригодностью (или непригодностью) к военной службе. Поскольку многие факторы могут предсказать, кто пойдет служить в армию, призывная лотерея создает условия для естественного эксперимента, в котором призывники могут быть сопоставлены с теми, кто не был призван, поскольку до поступления на военную службу эти две группы не должны существенно различаться. Ангрист обнаружил, что заработок ветеранов в среднем на 15 процентов ниже, чем у не служивших в армии.
Промышленный меланизм
С промышленной революцией в девятнадцатом веке многие виды мотыльков, включая хорошо изученную березовую пяденицу, отреагировали на загрязнение атмосферы диоксидом серы и сажей вблизи промышленных городов развитием индустриального меланизма – резким увеличением частоты темных форм по сравнению с ранее распространенными светлыми, крапчатыми формами. В двадцатом веке, с улучшением регулирования и снижением загрязнения, что создало условия для крупномасштабного естественного эксперимента, тенденция к индустриальному меланизму обратилась, и меланистические формы быстро стали редкими. Этот эффект привел эволюционных биологов Л. М. Кука и Дж. Р. Г. Тернера к выводу, что "естественный отбор – единственное правдоподобное объяснение общего снижения численности".