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100年前,R.A.Fisher出版《研究工作者的统计方法》,“p<0.05有统计学意义”由此而来

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发布于 2025-06-13 / 9 阅读
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对于每一个科研工作者来说,英国统计学家Ronald Aylmer Fisher (1890~1962)创立的Fisher精确检验应该再熟悉不过了。

在 20 世纪科学的浩瀚星空中,罗纳德·艾尔默·费舍尔(Ronald Aylmer Fisher)的名字熠熠生辉。他不仅是一位遗传学家,更是一位伟大的统计学家,被誉为“现代统计学奠基人”

1925年,他出版了第一本著作《Statistical Methods for Research Workers》(研究工作者的统计方法),这部著作不仅成为统计学领域的奠基性著作,更彻底改变了科学研究的方法论范式。

2025年,这本著作出版整整一百年,老郑也专门从网上淘来了这本书,打算重新拜读这部经典。

值此百年之际,我们怀着崇高的敬意,缅怀其作者——20世纪统计学巨匠、现代统计学与实验设计奠基人Ronald Aylmer Fisher。这部出版于1925年的著作,不仅塑造了统计学的发展轨迹,更彻底革新了科学研究的方法论,其深远影响跨越世纪,至今仍在医学、生物学、农业科学等众多领域熠熠生辉。

R.A.Fisher:现代统计学的奠基人

统计学家安德斯·哈尔德评价Fisher:“一个天才几乎独自建立了现代统计科学的基础”。Fisher被称为“现代统计学的奠基人”。

Fisher对统计学乃至整个科学界的贡献是里程碑式的。

在20世纪初,统计学仍是一门边缘学科,研究者对数据的分析往往依赖直觉或简单的数学方法。

他的工作不仅极大地拓展了统计学的研究领域,而且划定了学科的边界,使其成为一门独立的科学学科。

  • 他奠定了推断统计学的基础,构建了现代统计推断的核心框架,首创性地指出了“统计量”(statistic)与“参数”(parameter)之间的根本区别,清晰定义了参数估计(点估计与区间估计)和假设检验的概念,开拓了“似然”(likelihood)及其相关概念,这些概念对任何估计理论都至关重要。

  • 他推广了 Student’s t 检验,发展了显著性检验理论,特别是显著性检验(Significance Testing) 和 p值(p-value) 的引入与应用,为科学结论的客观评价提供了量化标准。

  • 他为 Pearson 的卡方拟合优度检验提供了正确的解释,并提出了现今以他命名的 2×2 列联表精确检验。

  • 1918 年,他在著名的孟德尔遗传学论文中首次提出“方差”(variance)一词,并创立了方差分析(analysis of variance,简称 ANOVA)的概念这是Fisher最具影响力的发明之一。ANOVA 提供了一种强大而优雅的方法,用于分解和检验多个因素或处理对观测结果的效应,尤其适用于复杂的实验设计。

  • 他的第一本著作《研究工作者的统计方法》(Statistical Methods for Research Workers,1925)共出版十四版,对众多领域的研究者产生了深远影响。

  • 他首先提出了系统科学的实验设计与分析方法,并在 1935 年出版的经典著作《实验设计》(The Design of Experiments)中加以阐述,至今仍是易读且极具影响力的教材。 Fisher系统性地阐述了科学实验设计的三大基石原则:随机化(Randomization)、重复(Replication)和区组控制(Blocking/Local Control)。将统计学从“数据后分析”工具转变为“实验前规划”的科学方法论。

Fisher的科学贡献涉及非常广泛的科学领域,他在信息论和决策理论方面做出早期探索,并在遗传学和进化生物学领域(如将孟德尔遗传学与达尔文自然选择理论进行数学整合)也有开创性工作,从生物学、遗传学到统计学,再到关于大陆漂移的思想,他的工作对人类福利产生了巨大的积极影响。

即便是仅学过最基础统计课程的人,也必定接触过他所开创的诸多概念与检验方法。遗憾的是,许多人提到Fisher,仅仅是因为他那针对 2×2 列联表的精确检验!

《研究工作者的统计方法》跨世纪影响力

1925年,Fisher出版了《研究工作者的统计方法》(Statistical Methods for Research Workers),该书被誉为20世纪最具影响力的统计学著作之一。

在该著作中以革命性的方式将统计学重构为一套系统性工具。 Fisher撰写此书的初衷并非创造艰深理论,而是为实际从事科学研究的工作者提供一套清晰、实用、可直接应用的统计工具包

  • 在这本书中,Fisher首次明确提出了“统计显著性”的概念,并引入了p值的概念,建议在科学研究中,当p值小于0.05时,可以认为结果具有统计学意义。这一标准至今仍广泛应用于各类科学研究中。

  • 他首次系统阐述了方差分析(ANOVA)、极大似然估计(MLE)、自由度(df)、假设检验(hypothesis test)及P值等概念,这些工具为研究者提供了从数据中提取信息的标准化流程,使得之前数据分析的“各行其是”到“统一语言”,从“经验”到“科学”。使得统计学从经验主义工具逐步发展为一门具有严密逻辑和数学基础的独立学科。

  • 例如,方差分析将总变异分解为组间与组内变异,使农业实验中不同肥料效果的比较成为可能。这一方法迅速从农业试验渗透到医学、心理学等领域,至今仍是实验领域的核心工具。Fisher强调的“统计学意义(significant)”概念,首次为科学结论的客观性提供了量化标准。

  • 此外,Fisher在书中强调了实验设计的重要性,提出了随机化、重复性和控制变量等基本原则,奠定了实验设计与统计推断的基础框架。

这本书从1925年首版到1958年间,Fisher亲自修订了12个版本,平均每2~3年更新一次。修订内容包括公式的优化(如方差分析模型的应用扩展),新增案例以适应生物学、农业等领域的应用需求。第7版(1938年)首次引入“原假设”(null hypothesis)的规范化表述。早期版本(第1-5版)聚焦农业试验设计,后期版本(第10版后)逐步纳入医学和社会科学案例。

最终版本是第14版,1970年在Fisher逝世后由其学生基于其生前手稿完成最后修订,增加了对统计学意义有关争议的讨论,但核心方法论保持不变。其版本迭代史本身即是一部“统计学现代化进程”的缩影,从早期版本强调田间实验,到后期版本关注广义统计学推断,反映了统计学从工具性学科向基础方法论学科的转变。

百年经典,影响深远

罗纳德·艾尔默·费舍尔(Sir Ronald Aylmer Fisher,1890–1962)被誉为“现代统计学之父”,他的贡献深刻地塑造了20世纪科学研究的统计方法体系。

Fisher 的研究不仅影响了统计学的发展,还对其他学科产生了深远的影响。他的著作和教材为统计学教育提供了宝贵的资源。他的《研究工作者的统计方法》被广泛用于统计学的教学,迅速成为统计学领域的经典教材,影响了几代科学家。

他在统计学领域的各项成就,我们至今奉为圭臬。他的工作为现代科学研究提供了坚实的统计基础,影响深远。

我们纪念Fisher,我们致敬这部百年经典!                


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