Loading article…
科学実験における制御変数（または科学的定数）とは、実験過程を通して一定（制御）に保たれ、変化しない実験要素のことです。従属変数（DV）と独立変数（IV）の相対的な関係を検証するために、制御変数を実験中に一定に保たなければ、実験結果に大きな影響を与える可能性があります。制御変数自体は、実験者にとって主要な関心事ではありません。
「適切な対照群」は、「交絡因子」または「デコンファウンダー」とも呼ばれ、治療の影響を受けないと考えられ、省略変数バイアスを排除することを目的とした変数です。[ 1 ]一方、「不適切な対照群」は、治療の影響を受ける可能性があり、コライダーバイアスに寄与し、誤った結果につながる可能性のある変数です。[ 1 ]
複数の変数間の関係を評価するために実験で一定に保たれる変数[ a ]は、制御変数である。[ 2 ] [ 3 ]制御変数は、実験を通して変化しない要素であり、その不変の状態によって、テストされる他の変数間の関係をよりよく理解することができる。[ 4 ]
自然状態に存在するあらゆるシステムにおいて、多くの変数は相互依存しており、それぞれが他の変数に影響を与えている可能性がある。科学実験では、独立変数（実験者が操作する要素）と従属変数（独立変数の操作によって影響を受ける要素）の関係を検証する。[ 4 ] 追加の独立変数は、制御変数になり得る。[ 2 ]
制御変数は、実験全体を通して一定に保たれる実験条件または要素であり、実験の主要な関心事ではなく、実験結果にも影響を与えません。[ 3 ]実験中に制御変数に予期せぬ（例えば、制御されていない）変化が生じると、従属変数（DV）と独立変数（IV）の相関関係が無効になり、結果が歪められ、作業仮説が無効になります。これは、実験パラメータ内に偽の関係が存在することを示しています。 [ 4 ]予期せぬ結果は、交絡変数の存在によって生じる可能性があり、そのため、最初の実験仮説の見直しが必要になります。交絡変数は、実験の内部妥当性に対する脅威です。 [ 5 ] [ 4 ]この状況は、まず交絡変数を特定し、その情報を考慮して実験を再設計することで解決できます。その方法の1つは、交絡変数を制御して制御変数にすることです。ただし、偽の関係を特定できない場合は、作業仮説を放棄する必要があるかもしれません。[ 4 ] [ 5 ]
例えば、よく知られている複合気体法則を考えてみましょう。これは数式で次のように表されます。
どこ：
複合気体法則 ( P * V = T ) の一部を実験的に検証する場合、圧力、温度、体積はすべて変数であり、これらの変数のいずれかの変化をテストするには、少なくとも 1 つを一定に保つ必要があります。[ 3 ]これは、残りの変数で比較可能な実験結果を確認するためです。
温度を制御変数とし、実験を通して温度が変化しないようにすれば、従属変数である圧力と体積の関係は、どちらか一方の値を変えることで迅速に確立できます。これがボイルの法則です。例えば、圧力が上昇すれば、体積は必ず減少します。
しかし、体積を制御変数とし、実験を通して体積が変化しないようにすれば、従属変数である圧力と温度の関係は、どちらか一方の値を変えることで迅速に確立できる。これがゲイ＝リュサックの法則である。例えば、圧力が上昇すれば、温度も上昇するはずである。
