科學家們熱衷於探究原因，但對原因的探究往往是一個漫長而不見得有結果的過程，而且所得出的結果恐怕也不見得有重要的意義。為何探究原因是如此的艱難？以下我們將從兩個探詢原因的經典科學故事說起，來看看表面上很勵志的科學故事，在因果關係的議題上可以有多糾結。
黃麴毒素與蛋白質
在2004年出版的《救命飲食》（The China Study，但談的是營養學研究成果而不是政治學論述）這本暢銷書中，兩位坎培爾（Colin Campbell & Thomas Campbell II）教授描述了一個關於黃麴毒素與食物蛋白質攝取的故事，是一個以流行病學研究為起點，延伸至分子生物學研究的經典傳奇。1960年代，為了解決菲律賓兒童營養不良的問題，國際組織規劃利用花生的高蛋白，作為菲律賓兒童補充蛋白質的來源。但有個潛在的問題，保存不當的花生容易有黃麴毒素（aflatoxin），而黃麴毒素是嚴重的致癌物質之一，尤其是肝癌。所以，這個推動計畫得同時解決兩個問題，一方面要用花生的高蛋白解決營養不良的問題，另一方面又要避免花生的黃麴毒素感染問題。
對研究人員來說，首要任務是弄清楚在菲律賓的人口中，哪些人有攝取到黃麴毒素，以及哪些人有得到肝癌。研究發現，當時菲律賓的市售花生醬含黃麴毒素是美國法規可接受的300倍，但整顆販售的花生則沒有明顯的黃麴毒素污染，未超過美國標準。經調查，這個差別源於菲律賓花生加工廠的運作方式，長相漂亮的花生被挑選裝罐整顆販售，但賣向不佳以及有長霉的則被做成花生醬販售。研究進一步發現，食用花生醬的主要人口為兒童，而攝取花生醬越多的人口，得到肝癌的機率越高。
以上的研究似乎驗證了先前對於黃麴毒素的致癌性研究，但故事還沒完，接下去的故事令人聽來有點驚恐。研究人員發現，在菲律賓有高比例的孩童得到肝癌，但是在西方國家，肝癌主要的患者是40歲以上的成年人。更令人疑惑的問題是，調查顯示，這些得到肝癌的孩童，主要是那些高所得而提供較佳營養來源的家庭中的小孩，這些家庭提供較多的蛋白質（如動物性蛋白質）給孩童。換句話說，攝取較多蛋白質的孩童，就是那些主要得到肝癌的小孩。
這個結果令研究人員感到難以理解，因為根據國際調查，肝癌的發生一般與蛋白質攝取成反向關係，也就是說蛋白質缺乏是肝癌的指標。但菲律賓剛好相反，攝取越多蛋白質的孩童越會得肝癌，而解決菲律賓兒童營養問題的目標，就是要增加蛋白質攝取，這不就剛好適得其反嗎？
同一時間，研究人員注意到從印度發的一篇奇特研究報告，報告中描述兩組大鼠（rat），這兩組都被餵養一樣多的黃麴毒素，但其中一組被餵養蛋白質含量20%的飲食，而另一組被餵養蛋白質含量5%的飲食。研究結果顯示，那一組吃蛋白質含量20%飲食的每一隻老鼠都得到肝癌，但另一組沒有任何一隻得到肝癌。在餵養黃麴毒素的情況下，吃越多蛋白質，越易得肝癌。對大鼠來說，蛋白質是使得致癌物黃麴毒素發生「致癌」效果的元凶之一。後續的分子生物學研究顯示，蛋白質確實會透過影響代謝黃麴毒素的酵素，來影響肝癌的形成，但細節在此就不多說了。
補充說明
個例因果關係與類型因果關係
在文獻中，通常會區分事件個例（event token）間的因果關係，以及事件類型（event type）間的因果關係。事件個例一般被理解為事件類型的個別例子，例如「地震」這個事件類型的兩個事件個例是「今天早上的地震」以及「昨天早上的地震」；「房屋倒塌」這個事件類型的兩個事件個例是「今天早上的房屋倒塌」以及「昨天早上的房屋倒塌」。事件個例間的因果關係，例如「今天早上的地震造成今天早上的房屋倒塌」，一般稱為個例因果關係（token causation）或是真實因果關係（actual causation），這種因果關係是哲學文獻中討論較多的因果關係；事件類型間的因果關係，例如「地震造成房屋倒塌」，一般稱為類型因果關係（type causation），科學文獻中討論較多的是這類因果關係。一般來說，本書中討論的是事件個例還是事件類型，在文意的脈絡上皆可被輕易區分。
井水與烏腳病
相對於黃麴毒素與蛋白質的研究，臺灣關於烏腳病與砷的研究，也是一個從流行病學為起點，延續到分子生物學研究的經典案例。
1950年代，嘉南部分沿海地區鄉鎮爆發烏腳病疫情，引發政府重視，臺大醫院及公衛研究所被委任進行調查。臺大研究團隊發現，烏腳病流行地區的居民有兩種井水可以飲用，一種為淺水井，深度為3到5公尺，另一種為深水井，深度為30到100公尺，因地層下陷，所以淺水井的水較鹹，因而居民多飲用深水井。研究人員發現，飲用深水井的居民得烏腳病的比例高於飲用淺水井的居民。而進一步分析淺水井與深水井的差異，發現深水井的砷濃度含量特別高。
研究指出，砷的攝取除了與烏腳病的發生有關，也與皮膚癌及其他內臟癌症有關，包含肺癌、腎臟癌等等。進一步研究發現，砷的攝取與動脈硬化相關，因而砷的攝取也與心臟病、腦中風、糖尿病、高血壓等疾病相關。後續研究更發現，因為砷進入人體後，會快速的分布全身，因而也與其他各種疾病的發生有所關連。
與砷相關的分子生物學研究及病理學研究持續進行中，研究成果非常豐碩，如砷會引發血管病變，因而造成病變血管周邊血液供應不足而導致烏腳病。其他更多的研究細節，在這裡就不多說了。
可以有多糾結
關於以上兩個科學研究的故事，一方面看來是一個漫長的科學研究成果簡短報告，另一方面，我們也看出這些研究在因果議題上的掙扎，可對研究成果提出一些思考上的省思。
從相關性到因果性議題
在以上的兩個故事中，我們第一個可以省思的議題是所謂的從相關性（事件間伴隨出現）到因果性（事件間有因果關係）議題。從攝取黃麴毒素與肝癌的相關性存在，是否可得出黃麴毒素造成肝癌？（黃麴毒素是肝癌的原因）從飲用深水井水與烏腳病的相關性存在，是否可以得出深水井井水造成烏腳病？
相關性是否就是因果性這個議題，最明顯的對比是我們可以區分所謂的「指標」及「原因」。一個腹痛的孩童血液中白血球的數量超高，可被視為盲腸炎或其他體內病變的「指標」，因為白血球數量高與體內發炎有相關性，但白血球數量高不是盲腸炎的「原因」，而是盲腸炎造成白血球數量高。溫度計的讀數變化是溫度變化的「指標」，之所以是指標是因為溫度計的讀數變化與溫度變化有相關性，但溫度計的讀數變化不是溫度變化的「原因」，因為這個相關性來自於溫度計的讀數變化與溫度變化有共同的原因。
其實，訴諸相關性到因果性的推理，常常會具有誤導性。上醫院看病的人中有病的人，比例高於沒上醫院看病的人，所以上醫院看病是生病的原因？（請注意，這個推論模式與從深水井與烏腳病的相關性，推論到深水井導致烏腳病是一樣的。）年輕人中低薪的比例高於不年輕的人，所以年輕是低薪的原因？（若果真如此，我們就慢慢等老薪水就會變高了。）
相關性與因果性的問題，在先前的兩個科學故事中更顯複雜。就黃麴毒素與蛋白質的關係來說，飲食中蛋白質的比例會觸發黃麴毒素引起肝癌，在這個情況下，我們該說黃麴毒素引發肝癌（因而是肝癌的原因），還是說飲食中的蛋白質是肝癌的原因？這兩個說法好像都怪怪的，而或許我們的因果概念根本就是含糊不清，需要被更細膩的區隔。
不管如何，相關性是因果探究的一個重要數據及起點，而當科學家接收這個數據後，下一步究竟要怎麼做，才是重要的議題。
比例議題
雖然我們或許最終承認黃麴毒素會致癌，深水井水會導致烏腳病，然而，並不是所有吃那麼多黃麴毒素的人都會得癌症，也不是喝深水井水的人都會得烏腳病，如此看來，黃麴毒素真的是得癌症的原因？而飲用深水井水是得烏腳病的原因？如果是，為何有些人不會得？
在科學中探討「原因」的時候，常常不是全有全無的情況，而是一個比例的問題，所以科學家常說是「致病因子」而不說是「致病原因」。然而，我們便可進一步追問，對那些得病的人是因子，但對那些沒得病的人也是因子嗎？說「因子」來取代說「原因」，其實沒有讓事情變的更清楚。
因果判斷中的比例議題，背後顯現的是因果關係的特異性（specificity），所謂的致病因子或原因，只是針對特定的人口或東西才有致病性，而比例議題，顯現的是我們對於哪些人才會得病以及那些人為何得病，瞭解不夠深入，對於複雜的相關影響因素瞭解不多，需要更多的研究來發掘真相。
應用議題
而因果關係中的比例議題所引發的特異性議題，影響到因果判斷的應用議題。研究因果關係，有重要的實用目標，我們要藉以進行對未來的預測（執行死刑是否會降低犯罪率？）、行動的選擇（買A股票還是買B股票才會賺錢？），及政策的制訂（在幼稚園推動雙語教學，是否會增加未來公民的國際競爭力？）。當比例議題的現象存在（也就是並非全有全無），我們究竟該如何應用這個因果判斷？到底身處其中的行動者，應被判斷為是「有」的那一群，還是「無」的那一群？此兩者的差異，嚴重影響決策考量。
因果關係的特異性問題常常發生，因而在因果判斷的運用上也獲得許多關注。癌症的標靶藥物整體來說對治療癌症是有效的，但之所以稱為標靶藥物，是因為對特定癌症群體特別有效，而對另外的群體效果就不見得好，使用上得就因果的特異性進行考量。（某個教育方式整體來說是好的，但不見得適合你的小孩，因為教育方式具有因果上的特異性。）
數據議題
在科學研究中，數據有兩個重要來源，一個是藉由觀察取得，另一個是藉由實驗獲得，哪一種比較好？
1954年，針對超過40萬名美國兒童，進行小兒麻痺沙克（Salk）疫苗的隨機取樣研究，證實沙克疫苗的效果及安全性。一般的看法認為，這個大規模的隨機取樣研究，確認了小兒麻痺沙克疫苗的效果及安全性，然而，這個研究有何特質，可以提供這樣的確認？
有個在本書現階段聽來很淺薄的說法，試圖區分觀察數據與實驗數據的差別：「觀察數據是用看（seeing）而得到的，實驗數據是用做（doing）而得到的，所以有差。」這個說法聽來很瞎（請讀者試著提供三個很瞎的理由），但我將在本書中說明，這其實沒有那麼瞎。
數據議題是本書的一個核心議題，我們將以這個議題為出發點，來回答其他的議題，因果關係的特異性將是焦點之一，我在此就不多說，先對讀者們賣個關子，讓讀者有點想像的空間。
思考啟動
從數據到因果，是人類思考因果關係的重要特性，但要能確 認（以及如何能確認），卻是一個漫長的過程，以下提供幾個數 據讓大家思考。
據統計，一個國家的每人年均巧克力消費量，與該國人口中獲得諾貝爾獎人數的比例，呈現高度的正相關（正比）（Messerli 2012），這是否代表人均巧克力消費增加，可使得諾貝爾獎的得獎人數增加？
胃潰瘍及十二指腸潰瘍患者，超過85%都有感染胃 幽門螺旋桿菌。試問，感染幽門螺旋桿菌是胃潰瘍及十二指 腸潰瘍的原因嗎？要如何才能確認呢？
每日的溫差越大或是溫度越高，躁鬱症病人入院治療的機率 就越高（Sung et al. 2013）。試問，溫差大或是溫度高，是躁鬱症病人入院治療的原因嗎？
黃麴毒素對大鼠的致癌性高，但對小鼠（mice，如白老鼠） 幾乎沒有致癌性（Steel 2007: 82）。這沒有搞錯嗎？黃麴毒素不是致癌物嗎？如果黃麴毒素對小鼠不會致癌，那還算是致癌物嗎？
1928年秋天，英國科學家弗來明（Alexander Fleming）在假期過後，發現假期前培養的葡萄球菌遭綠色黴菌污染，而在綠 色黴菌附近的細菌都死了。話雖如此，但其實我們觀察到的只是葡萄球菌死亡與綠色黴菌的相關性，而不是綠色黴菌導 致葡萄球菌死亡。
關於咖啡與癌症的研究，關於紅酒與心血管疾病的研究，相關數據多到自相矛盾。
