معناداری آماری یا P value چیست؟

در مقالات علمی، شنیدن اصطلاح «معنادار» ممکن است هر کسی را غیر از دانشمندان دچار سوءبرداشت کند. در انگلیسی روزمره، این واژه به معنی «مهم» است. اما هنگامی که پژوهش‌گران می‌گویند یافته‌های یک مطالعه «از نظر آماری معنادار است» منظورشان لزوماً مهم بودن یافته‌ها نیست.

معناداری آماری به این مسئله اشاره دارد که آیا تفاوت مشاهده شده بین گروه‌های موردمطالعه «واقعی» است یا اینکه صرفاً حاصل شانس است. گروه‌های مورد مطالعه می‌توانند گروهی از کارگران باشند که در مداخله‌ی ایمنی و سلامت محیط کار شرکت کرده‌اند یا گروهی از بیماران باشند که در یک کارآزمایی بالینی شرکت کرده‌اند.

بیایید مطالعه‌ای را در نظر بگیریم که هدف‌اش ارزیابی تاثیرگذاری نوعی داروی جدید برای کاهش وزن است. گروه A این دارو را دریافت کرد و به‌طور متوسط، ظرف هفت هفته، چهار کیلوگرم (kg) کاهش وزن داشت. گروه B دارو را دریافت نکرد اما به‌طور متوسط، در مدت مشابه، یک کیلوگرم کاهش وزن داشت. در نتیجه، سه کیلوگرم تفاوت در کاهش وزن مشاهده شده است. آیا عامل این تفاوت داروی مذکور بوده است؟ یا اینکه گروه A صرفاً بر اثر شانس وزن بیشتری از دست داده است؟

آزمون‌های آماری با یک فرض محال شروع می‌شوند: دو گروه از همان ابتدا کاملاً مشابه بوده‌اند. این مسئله بدین معناست که وزن آغازین هر دو گروه مشابه بوده است؛ همین‌طور، اشخاص سبک‌تر و سنگین‌تر نسبت مشابه داشته‌اند. به‌منظور بررسی تفاوت در نتایج (کاهش وزن) دو گروه، از محاسبات ریاضی استفاده می‌شود. هدف از انجام‌دادن محاسبات این است: چقدر احتمال دارد تفاوت مشاهده‌ شده (تفاوت سه کیلوگرمی در میانگین کاهش وزن) تنها بر اثر شانس اتفاق افتاده باشد.

عدد پی (P value)

مسئله اینجا پیچیده‌تر می‌شود. دانشمندان از عبارت P استفاده می‌کنند تا برآورد کنند چقدر احتمال دارد چنین تفاوت قابل‌توجهی در دو گروه از اشخاص که کاملاً مشابه‌اند بر اثر شانس اتفاق افتاده باشد. در مطالعات علمی، به این اصطلاح عدد پی می‌گویند.

اگر کاملاً غیرمحتمل باشد که چنین تفاوتی در نتایج تنها براثر شانس اتفاق افتاده باشد، تفاوت را «از لحاظ آماری معنادار» می‌نامند. بازه‌ی عددی احتمالات ریاضی مانند عدد پی از ۰ (بدون شانس) تا ۱ (قطعیت کامل) متغیر است. بنابراین، ۰٫۵ به معنای ۵۰ درصد شانس و ۰٫۰۵ به معنی ۵ درصد شانس است.

در بیشتر علوم، نتایجی که عدد پی آن‌ها ۰٫۰۵ باشد در مرز معناداری آماری قرار داده می‌شوند. اگر عدد پی کمتر از ۰٫۰۱ باشد، نتایج از نظر آماری معنادار در نظر گرفته می‌شوند و اگر عدد پی کمتر از ۰٫۰۵ باشد معنادار بودن نتایج بسیار بالاست.

اما دانستن این مسئله چگونه به ما کمک می‌کند تا مفهوم معناداری آماری را در یک مطالعه‌ی بخصوص درک کنیم؟ بیایید به مطالعه‌ی کاهش وزن‌مان بازگردیم. اگر عدد پی حاصل‌ شده از نتایج این مطالعه ۰٫۰۵ باشد، دانشمندان می‌گویند: «با فرض اینکه هر دو گروه مورد مقایسه از ابتدا کاملاً مشابه بوده باشند، شانس خوبی در حد ۹۵ درصد وجود داشت که تفاوت سه کیلوگرمی در کاهش وزن به دلیل اثرات دارو است». با استفاده از این یافته، دانشمندان نتیجه می‌گیرند که دارو موثر است.

اگر متوجه شوید که مقدار پی یک یافته برابر است با ۰٫۰۱ اما ترجیح دهید که آن را به‌طور متفاوت بیان کنید، تنها کافی است که مقدار پی را از عدد یک کسر کنید (یک منهای ۰٫۰۱ برابر است با ۹۹). از این رو، اگر مقدار پی برابر با ۰٫۰۱ شود، شانسی عالی در حدود ۹۹ درصد وجود دارد که مداخله اثربخش است.

این طور نیست که آزمون‌های آماری تنها برای تعیین اثربخشی مداخلات استفاده شوند. مطالعاتی که به‌دنبال تعیین رابطه‌ها (associations) هستند – مثلاً، آیا کارگران تازه‌کار در مقایسه با کارگران باتجربه‌تر آسیب‌پذیرتر هستند – بر آزمون‌های ریاضیاتی متکی‌اند؛ به این شیوه، تعیین می‌کنند آیا مشاهدات یک مطالعه می‌تواند معیارهای معناداری آماری را برآورده کند یا خیر.