İstatistik biliminin gelişimi, sadece karmaşık matematiksel denklemlerle değil, aynı zamanda günlük hayatın içinden gelen basit ama çarpıcı deneylerle de şekillenmiştir. Bu hikayelerden biri, 20. yüzyılın en önemli istatistikçilerinden Ronald A. Fisher’ın, bir fincan çay üzerine yapılan sıradan görünen ama derin sonuçlar doğuran bir deneyle bilimin çehresini değiştirmesidir
Modern istatistiğin kurucusu kabul edilen ve geçtiğimiz yüzyılın en önemli istatistikçilerinden biri olan Ronald Fisher’ın adını; eğer daha önce bir istatistiksel analiz yaptıysanız ya da herhangi bir şekilde istatistik araştırmalarına denk geldiyseniz duymuş olabilirsiniz. Fisher, bilim dünyasına çok önemli kavramlar ve yöntemler kazandırmıştır.
Fisher, Ki-kare Testi (Chi-Square Test) uygulamalarından Fisher’s Exact Test‘e, Deneysel Tasarımlardan Varyans Analizi (ANOVA) testine kadar birçok yenilikçi yaklaşım geliştirmiştir. Ayrıca, istatistikte çok temel olan istatistiksel önem/anlam düzeyi (alpha – I. Tip Hata), sıfır hipotezi (null hypothesis), yeterli ve yardımcı istatistikler gibi pek çok kavram da onun mirasıdır.
Fisher’ın çalışmaları, yalnızca teorik istatistiği değil, biyoloji, tarım ve sosyal bilimler gibi pek çok alanda kullanılan pratik yöntemleri de kapsamaktadır. Bugün, istatistik biliminin hemen her alanında Fisher’ın izlerini görmek mümkündür.
Toplumumuzda bir kahvenin kırk yıl hatırı vardır, denilir. İngiliz toplumunda da iyi bir sütlü çay keyfi, kültürlerinin bir parçasıdır. Hatta İngilizlerin her öğleden sonra saat beşte verdikleri çay molasını duymuş olabilirsiniz. Zaten yazının öyküsü de buna dayanacaktır.
Önce Süt mü Çay mı Sorunsalı
1920’li yılların başında, Ronald Fisher Londra’nın kuzeyindeki bir tarımsal araştırma istasyonunda matematikçi olarak çalışıyordu. Görevi, burada çalışan bilim insanlarının deneylerini daha iyi tasarlamalarına yardımcı olmaktı. Ancak bu bilimsel ortamda bile bazen en basit günlük olaylar beklenmedik tartışmaların fitilini ateşleyebilirdi. İşte bir fincan çay, bu hikayede bilim dünyasının sınırlarını zorlayacak bir deneyin başlangıcını oluşturacaktı.
Mola sırasında Fisher, çalışma arkadaşı Muriel Bristol’a çay hazırlamak istedi. Bristol’un çayını sütle içtiğini bilen Fisher, bardağa önce sütü sonra çayı ekleyerek ikram etti. Ancak Bristol bu çayı reddetti. Fisher, bu tepki karşısında şaşkınlıkla nedenini sordu. Bristol ise sakin bir şekilde, “Çünkü bardağa önce sütü, sonra çayı ekledin. Ama ben süt ikinci sırada gelmeyince aynı tadı alamıyorum,” dedi.
Bristol’un bu cevabı Fisher’ı hem şaşırttı hem de eğlendirdi. Fisher’a göre, termodinamik yasalar gereği A ile B’yi karıştırmakla, B ile A’yı karıştırmak arasında hiçbir fark yoktu. Nihai sıcaklık ve oranlar aynı olacaktı. Ancak Bristol, bu farkın önemli olduğunu ve farklı şekilde hazırlanmış çayları ayırt edebileceğini iddia etti.
Aslında çayın hazırlanış sırasına dair tartışmalar, 1600’lü yıllardan beri İngiltere’de oldukça popülerdi. Her iki yöntemin de sadık takipçileri vardı. Bu çay tartışması, Bristol’un iddiasını ciddiye alan bir başka bilim insanını da içine çekti: kimyager William Roach. Bir süre sonra Bristol ile Roach evlendi.
Fisher ise bu noktadan sonra olaya farklı bir gözle yaklaşmaya karar verdi. Bristol’un iddiasını bilimsel bir deneyle sınamak için bir yöntem geliştirdi. Bu yöntem, çayın hazırlanış sırasının tadı etkileyip etkilemediğini rastgele hazırlanmış fincanlarla test edecekti. Böylece modern istatistiğin en temel kavramlarından biri olan hipotez testi doğmuş oldu.
Deneysel Tasarım ve Ronald Fisher’ın Çabaları
Deney basitti ama oldukça etkiliydi. Her iki yöntemle (önce süt sonra çay, ya da önce çay sonra süt) hazırlanan dört fincan çay olmak üzere toplam sekiz fincan çay hazırlanacaktı. Çaylar rastgele bir sırayla Bristol’a sunulacak ve o da her bir fincanın hangi sırayla hazırlandığını tahmin edecekti.
Muriel Bristol, bu meydan okumayı kabul etti. Fisher ve kimyager William Roach, çayları hazırlamak için işe koyuldular. Birkaç dakika sonra sekiz fincan çayla geri döndüler. Fincanların Bristol’a sunulma sırası tamamen rastgeleydi ve Bristol’un sıralamayı doğru tahmin etmesi neredeyse imkânsız gibi görünüyordu.
Bristol, sunulan fincanlardan her birini dikkatle tattı. Bristol’un verdiği cevaplar şu an elimizde değil, ancak sonuçlar netti: Bristol sekiz fincanın da sırasını doğru bildi. Bu durum Fisher’ı ve deneyin diğer tanıklarını şaşkına çevirdi. Bristol’un başarısı, çayın hazırlanış sırasının tadı etkilediğini gösteriyordu.
Ronald Fisher’ın Gerçekle Yüzleşmesi
Görünüşe göre, süte çay eklemekle çaya süt eklemek gerçekten aynı şey değildir ve bu fark, kimyasal nedenlere dayanmaktadır. Sütün içeriğinde bulunan hidrofobik yağlar ve proteinler, suyla karıştığında kıvrılarak küçük kürecikler oluşturacaktır.
Ancak, kaynayan sıcak çayın içine süt döküldüğünde, ilk süt damlaları sıcak sıvıyla temas eder ve aşağıya düşerken izole olur. Sıcak sıvıyla çevrelenen bu izole kürecikler, yüksek sıcaklık nedeniyle “haşlanır.” Bu süreçte, içerdikleri peynir altı suyu proteinleri yaklaşık 160ºF (71ºC) sıcaklıkta şekil değiştirir ve çaya yanmış karamel benzeri bir tat verir.
Buna karşılık, sütün içine çay döküldüğünde durum farklıdır. Bu yöntem, sütün içindeki küreciklerin izolasyonunu engeller ve sıcaklık daha dengeli bir şekilde yayılır. Böylece süt proteinleri haşlanmaz ve kötü tat oluşumu minimuma iner. Bu kimyasal fark, çayın hazırlanış sırasının tadı etkileyebileceğini göstermektedir.
Peki, önce sütün mü yoksa önce çayın mı daha lezzetli olduğu sorusunun yanıtı nedir? Bu büyük ölçüde damak zevkinize bağlıdır. Ancak bilim, Muriel Bristol’ün algısının doğru olduğunu doğrulamaktadır. Bristol’ün bu başarısı sadece şansa mı bağlıydı, yoksa gerçekten tadı ayırt edebiliyor muydu? Fisher, bu sorunun peşini bırakmadı ve olasılıklar üzerine düşünmeye başladı.
Fisher, deneyin değişik varyasyonlarını da ele almaya karar verdi. 8 fincan çay yerine 12 fincan çayla deneme yapmayı düşündü. Ayrıca, rastgele sayıların etkisini analiz ederek çayın hazırlanış sırasının tahmin edilebilirliğini araştırdı. Bu süreçte, istatistik bilimine dair daha geniş sorular sormaya ve deney tasarımı konusunda yeni fikirler geliştirmeye başladı.
Sonuç yerine;
Bu titiz çalışmalar, Fisher’ın istatistik bilimi üzerindeki etkisini kalıcı hale getirdi. Çay deneyi üzerine yaptığı çalışmaların sonuçlarını, iki önemli kitabında paylaştı: “Araştırma Görevlileri İçin İstatistiksel Yöntemler” ve “Deney Tasarımı.” Özellikle Deney Tasarımı kitabı, modern bilimde evrensel kabul gören yöntemlerin temel taşlarını içeriyordu. Bu kitapta, sıfır hipotezi ve istatistiksel önem düzeyi gibi kavramlar yer aldı.
Fisher’ın basit bir çay tartışmasından yola çıkarak ulaştığı sonuçlar, istatistik bilimine yön verdi. Bu deney, sadece bir çayın hazırlanış sırasının tadı etkileyip etkilemediğini göstermekle kalmadı. Aynı zamanda bilimsel yöntemlerin sağlam temeller üzerine inşa edilmesi gerektiğini de hatırlattı.
Kaynakça:
- Konunun anlatıldığı Youtube videosunun linki için tıklayınız.
- Bu yazı, “Ronald Fisher, a Bad Cup of Tea, and the Birth of. Modern Statistics” adlı makaleden uyarlanmıştır.
Matematiksel
