自然実験

1998年の研究の目的の一つは、家族規模が母親の労働市場における成果に及ぼす影響を推定することであった。^{[ 10 ]}少なくとも2つの理由から、家族規模と様々な成果（例えば、収入）との相関関係は、家族規模が労働市場における成果に因果的にどのように影響するかについては教えてくれない。第一に、労働市場における成果と家族規模の両方が、観察されていない「第三の」変数（例えば、個人の好み）の影響を受ける可能性がある。第二に、労働市場における成果自体が家族規模に影響を与える可能性がある（逆因果関係と呼ばれる）。例えば、女性は仕事で昇給すれば、子供を持つことを延期するかもしれない。著者らは、男の子2人または女の子2人の2人家族は、男の子1人と女の子1人の2人家族よりも、3人目の子供を持つ可能性が著しく高いことを観察した。したがって、最初の2人の子供の性別は自然実験として機能する。実験者がランダムに一部の家族に2人の子供を、他の家族に3人の子供を産むように割り当てたかのようである。著者らは、3人目の子供を持つことが労働市場における成果に及ぼす因果効果を信頼性高く推定することができた。アングリストとエヴァンスは、出産は教育水準の高い女性よりも貧困層や教育水準の低い女性に大きな影響を与えることを発見したが、3人目の子供を持つことによる収入への影響は、その子供が13歳になるまでには消える傾向があった。また、3人目の子供を持つことは夫の収入にはほとんど影響を与えないことも発見した。^{[ 10 ]}

経済学において、ゲームショーは自然実験の形態として頻繁に研究されている。ゲームショーは人工的な状況のように見えるかもしれないが、科学者の介入なしに状況が生じるため、自然実験とみなすことができる。ゲームショーは、リスク下での意思決定^{[ 11 ]や協力行動[ 12 ]}など、さまざまなタイプの経済行動を研究するために使用されてきた。

モンタナ州ヘレナでは、 2002年6月から2002年12月までの6か月間、バーやレストランを含むすべての公共の場所で喫煙禁止令が施行されていた。ヘレナは地理的に孤立しており、病院は1つしかない。調査員は、喫煙禁止令が施行されている間、心臓発作の発生率が40%減少したことを観察した。この法律に反対する人々が6か月後に法律の施行を一時停止させることに成功し、その後、心臓発作の発生率は再び上昇した。^{[ 13 ]}この研究は、ケースクロスオーバー実験と呼ばれる自然実験の一例であり、一定期間曝露が除去され、その後再び曝露される。この研究はまた、自然実験で変数を制御できないことが、調査員が確固たる結論を導き出すことを妨げる可能性があることを示唆する、研究自身の弱点も指摘している。^{[ 13 ]}

核兵器実験では大量の放射性同位体が大気中に放出され、その一部は生物組織に取り込まれる可能性があった。大気圏核実験を禁止した1963年の部分的核実験禁止条約により、放出は停止した。これは大規模なパルス追跡実験に似ていたが、科学倫理上の理由から、人間を対象とした通常の実験として実施することはできなかった。1963年以前に生まれた人々を対象に、さまざまな人体組織の細胞置換率の測定など、いくつかの種類の観察が可能になった。

経済学研究における重要な問いの一つは、何が収入を決定するのかということである。1990年、アングリストは兵役が生涯収入に与える影響を評価した。^{[ 14 ]}計量経済学で開発された統計的手法を用いて、^{[ 15 ]}アングリストはベトナム戦争の徴兵抽選のほぼランダムな割り当てを利用し、それを兵役の適格性（または不適格性）に関連する操作変数として使用した。兵役に就くかどうかを予測する要因は数多くあるため、徴兵抽選は、徴兵された者と徴兵されなかった者を比較できる自然実験の枠組みとなる。なぜなら、両グループは兵役前には大きく異ならないはずだからである。アングリストは、退役軍人の収入は平均して非退役軍人の収入より約15%低いことを発見した。^{[ 14 ]}

19世紀の産業革命に伴い、よく研究されているオオシモフリエダシャクを含む多くの蛾の種は、都市周辺の二酸化硫黄や煤煙による大気汚染に対応して、産業黒化現象を起こした。これは、かつて豊富だった淡色で斑点のある形態に比べて、暗い形態の頻度が劇的に増加した現象である。20世紀になると、規制が改善され、汚染が減少したことで、大規模な自然実験の条件が整い、産業黒化の傾向は逆転し、黒色の形態は急速に希少になった。この結果を受けて、進化生物学者のLMクックとJRGターナーは、「自然選択こそが、全体的な減少に対する唯一信頼できる説明である」と結論づけた。^{[ 16 ]}