ความสมเหตุสมผลภายใน

ในงานศึกษาวิทยาศาสตร์ ความสมเหตุสมผลภายใน
()
เป็นคุณลักษณะที่สะท้อนถึงขอบเขตหรือระดับ ที่ข้อสรุปในงานศึกษาหนึ่ง มีความสมเหตุสมผล (validity) ซึ่งก็จะขึ้นอยู่กับสมรรถภาพของงานศึกษาที่จะลดความคลาดเคลื่อนเป็นระบบ (systematic error) หรือความเอนเอียงหรืออคติ (bias)

รายละเอียด 
การอนุมานจะเรียกว่าสมเหตุสมผลทางภายใน ถ้าได้แสดงความเป็นเหตุและผลของตัวแปรสองตัว อย่างถูกต้องสมควร
การอนุมานโดยเหตุและผล สามารถทำได้กับความสัมพันธ์ที่ผ่านกฎเกณฑ์ 3 อย่าง คือ
 "เหตุ" เกิดก่อน "ผล" ตามกาลเวลา (temporal precedence)
 "เหตุ" สัมพันธ์กับ "ผล" (มีความแปรปรวนร่วมเกี่ยว หรือ covariation)
 ไม่มีคำอธิบายอย่างอื่นที่จะอธิบายความแปรปรวนร่วมเกี่ยวนั้น (nonspuriousness)

ในการทดลองทางวิทยาศาสตร์ นักวิจัยมักจะจัดแจงค่าของตัวแปรอิสระ (independent variable) เพื่อจะดูว่ามีผลอะไรต่อตัวแปรตาม (dependent variable)
ยกตัวอย่างเช่น นักวิจัยอาจจะให้ยาไม่เท่ากันแต่ละครั้งระหว่างคนในกลุ่มทดลองต่าง ๆ เพื่อจะดูว่ามีผลอะไรต่อสุขภาพ
ในกรณีนี้ นักวิจัยต้องการที่จะอนุมานโดยเหตุผล ว่าเหตุคือขนาดการให้ยาเท่าไร จึงจะมีผลคือความเปลี่ยนแปลงที่สังเกตเห็น
และเมื่อนักวิจัยสามารถอ้างว่า การเปลี่ยนแปลงที่เห็นซึ่งก็คือตัวแปรตาม มีเหตุมาจากขนาดการใช้ยาซึ่งก็คือตัวแปรอิสระ และสามารถกำจัดสมมติฐานแข่ง (rival hypotheses คือคำอธิบายอื่นที่แสดงเหตุอื่น) ได้ การอนุมานโดยเหตุผลเช่นนี้จึงเรียกว่าสมเหตุสมผลภายใน

แต่ว่า ในกรณีหลาย ๆ กรณี ค่าผลต่าง (Effect size) ที่พบในตัวแปรตามอาจจะไม่เพียงแค่อาศัยสิ่งเหล่านี้ คือ
 ค่าความต่างของตัวแปรอิสระ
 กำลังทางสถิติ (Statistical power) ของเครื่องวัดที่ใช้ และวิธีการทางสถิติที่ใช้วัดและตรวจจับผลที่เห็น
 วิธีทางสถิติที่ใช้ในการวิเคราะห์
แต่อาจจะมีตัวแปรหรือสถานการณ์ที่ไม่ได้ควบคุมหรือควบคุมไม่ได้ ที่มีผลเป็นคำอธิบายเพิ่มเติมหรืออีกอย่างหนึ่งสำหรับ (1) ผลที่พบ (2) ค่าผลต่างที่พบ ดังนั้น ความสมเหตุผลภายในจึงเป็นระดับค่าต่าง ๆ ไม่ใช่เป็นเพียงแค่ความสมเหตุผลหรือความไม่สมเหตุผล

เพื่อที่จะให้สามารถอนุมานได้พร้อมกับความสมเหตุผลในระดับสูง จะต้องให้ความระมัดระวังในการออกแบบงานศึกษาทางวิทยาศาสตร์
กฎทั่ว ๆ ไปก็คือ ข้อสรุปจากค่าสหสัมพันธ์ที่ได้โดยปริยาย อาจจะมีระดับความสมเหตุสมผลภายใน น้อยกว่าข้อสรุปที่ได้โดยการจัดแจงค่าตัวแปรอิสระโดยตรง
และถ้ามองจากมุมมองของความสมเหตุสมผลภายใน การออกแบบการทดลองที่มีระดับการควบคุมสูง (เช่น การเลือกตัวอย่างโดยสุ่ม การจัดเข้ากลุ่มทดลองและกลุ่มควบคุมโดยสุ่ม เครื่องมือเครื่องวัดที่เชื่อถือได้ กระบวนการจัดแจงที่เชื่อถือได้ การป้องกันหลีกเลี่ยงตัวแปรกวน) อาจจะเป็นมาตรฐานทอง (gold standard) ของงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์
แต่ว่า กลยุทธ์ที่ใช้ในการควบคุมองค์ประกอบเหล่านี้ อาจจะมีผลจำกัดความใช้ได้ทั่วไป คือความสมเหตุสมผลภายนอก ของผลที่พบ

ความเสี่ยงต่อความสมเหตุสมผลภายใน

ตัวแปรใดเกิดก่อนไม่ชัดเจน 
ความไม่ชัดเจนว่า ตัวแปรไหนเกิดก่อน อาจจะทำให้สับสนว่า ตัวแปรไหนเป็นเหตุตัวแปรไหนเป็นผล

ตัวแปรกวน 
ความสมเหตุผลของการอนุมานมีความเสี่ยงหลักคือตัวแปรกวน (Confounding variable)
ซึ่งก็คือ ความเปลี่ยนแปลงที่พบในตัวแปรตาม อาจมีเหตุมาจากการมีอยู่หรือค่าความต่างของตัวแปรที่สาม ที่สัมพันธ์กับตัวแปรที่จัดแจง (คือตัวแปรที่คิดว่าเป็นตัวแปรอิสระ)
ถ้าไม่สามารถกำจัดประเด็นเรื่องความสัมพันธ์ที่ไม่เป็นจริง (spurious relationship) ก็อาจจะมีสมมติฐานอื่นที่ใช้อธิบายผลที่พบได้

อคติที่เกิดจากการเลือกตัวอย่าง (Selection bias) 
อคติที่เกิดจากการเลือกตัวอย่าง (Selection bias) เป็นปัญหาเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างกลุ่มการทดลองที่สามารถทำปฏิกิริยาร่วมกับตัวแปรอิสระ และดังนั้นจึงอาจเป็นเหตุหนึ่งของผลต่างที่พบ
ทั้งนักวิจัยทั้งผู้เข้าร่วมการทดลอง นำเข้าสู่การทดลองคุณลักษณะต่าง ๆ มากมาย บางอย่างเป็นเรื่องที่เรียนมาบางอย่างเป็นเรื่องที่มีโดยธรรมชาติ
ยกตัวอย่างเช่น เพศ น้ำหนัก ผม ตา สีผิว บุคลิกภาพ สมรรถภาพทางความคิด สมรรถภาพทางกาย ทัศนคติเช่นแรงจูงใจและการให้ความร่วมมือ

ในช่วงการรับผู้ร่วมการทดลอง ถ้ามีผู้ร่วมการทดลองที่มีลักษณะเหมือนกันบางอย่างจัดเข้ากลุ่มทดลองต่าง ๆ ไม่เท่ากัน ก็จะเสี่ยงต่อความสมเหตุสมผลภายใน
ยกตัวอย่างเช่น ถ้ามีสองกลุ่มคือกลุ่มทดลองกับกลุ่มควบคุม
แต่มีบุคคลที่มีลักษณะที่เป็นตัวแปรกวนในสองกลุ่มไม่เท่ากัน

ประวัติศาสตร์ (History) 
เหตุการณ์ต่าง ๆ นอกการศึกษา/การทดลอง หรือที่เกิดในระหว่างการวัดค่าตัวแปรตาม อาจจะมีผลแก่ปฏิกิริยาของผู้ร่วมการทดลองต่อวิธีการดำเนินงาน
บ่อยครั้ง นี่อาจจะเป็นเหตุการณ์ใหญ่ ๆ เช่น ภัยพิบัติทางธรรมชาติ การเปลี่ยนแปลงทางการเมืองเป็นต้น ที่มีผลต่อทัศนคติและพฤติกรรมของผู้ร่วมการทดลอง จนกระทั่งว่า เป็นไปไม่ได้ที่จะกำหนดว่า ความเปลี่ยนแปลงของตัวแปรตาม เกิดจากการเปลี่ยนแปลงตัวแปรอิสระ หรือเกิดจากเหตุการณ์

พัฒนาการ/การเติบโต (Maturation) 
ผู้ร่วมการทดลองอาจจะเปลี่ยนไปในระยะการทดลอง หรือแม้แต่ระหว่างการวัดผล
ยกตัวอย่างเช่น เด็กเล็ก ๆ อาจจะเจริญวัยขึ้น ทำให้สามารถตั้งสมาธิได้ดีขึ้น
ทั้งความเปลี่ยนแปลงแบบถาวร เช่นการเติบโตทางกายภาพ หรือแบบชั่วคราว เช่น ความล้า อาจจะเป็นข้อที่อธิบายความเปลี่ยนแปลงของตัวแปรตามได้
คือ อาจจะเปลี่ยนปฏิกิริยาของผู้ร่วมการทดลองต่อการเปลี่ยนแปลงตัวแปรอิสระ
ดังนั้น เมื่อจบการศึกษาแล้ว นักวิจัยอาจจะไม่สามารถกำหนดเหตุของความเปลี่ยแปลง ว่าเกิดเพราะเวลาหรือเพราะตัวแปรอิสระ

การทดสอบซ้ำ ๆ (Repeated testing) 
การวัดผู้ร่วมการทดลองซ้ำ ๆ กันอาจทำให้เกิดความเอนเอียง
คือผู้ร่วมการทดลองอาจจะจำคำตอบที่ถูกได้ หรือว่า อาจจะรู้ว่าตนเองกำลังได้รับการทดสอบ
การสอบวัดระดับเชาวน์ปัญญาบ่อย ๆ ปกติจะทำให้ได้คะแนนสูงขึ้น
แต่แทนที่จะสรุปได้ว่า ทักษะที่เป็นมูลฐานได้เปลี่ยนไปอย่างถาวร แต่ปรากฏการณ์ทดสอบ (testing effect) ที่พบเช่นนี้ ซึ่งเป็นเรื่องเสี่ยงต่อความสมเหตุสมผล สามารถใช้เป็นสมมติฐานอีกอย่างหนึ่งได้

การเปลี่ยนเครื่องมือ (Instrument change) 
เครื่องมือที่ใช้ในกระบวนการทดสอบสามารถเปลี่ยนผลการทดลองได้
หรือนี่อาจหมายถึงคนสังเกตการณ์มีสมาธิมากขึ้น หรือเกิดปรากฏการณ์ priming หรือมีการเปลี่ยนกฎเกณฑ์ในการตัดสินใจอย่างไม่ได้ตั้งใจ
หรืออาจจะเป็นปัญหาเกี่ยวกับค่าวัดที่ผู้ร่วมการทดลองแจ้งเองที่ทำในเวลาต่าง ๆ กัน

ดังนั้น ถ้าเปลี่ยนการใช้เครื่องมือ ก็จะมีผลต่อความสมเหตุสมผลภายในของข้อสรุปหลัก เพราะว่า สามารถหาคำอธิบายอื่น ๆ ได้

การถดถอยไปยังค่ามัชฌิม (Regression toward the mean) 
นี่เป็นความผิดพลาดที่เกิดขึ้นเมื่อเลือกผู้รับการทดลองโดยอาศัยคะแนนทดสอบที่สุด ๆ คือที่ห่างไปจากค่ามัชฌิมเลขคณิตมาก
ยกตัวอย่างเช่น เมื่อเลือกเด็ก ๆ ที่มีคะแนนการอ่านที่แย่ที่สุดเพื่อร่วมโปรแกรมปรับปรุงการอ่าน ค่าที่ดีขึ้นของคะแนนทดสอบทำที่ท้ายโปรแกรมอาจจะเกิดจากการถดถอยไปยังค่ามัชฌิม ไม่ใช่เป็นเพราะประสิทธิภาพของโปรแกรม
คือ ถ้าทดสอบเด็กอีกทีหนึ่งก่อนที่จะเข้าร่วมโปรแกรม เด็กมีโอกาสที่จะมีคะแนนดีขึ้นอยู่แล้ว
โดยนัยเดียวกัน ค่าคะแนนสุด ๆ ที่เรียกว่า extreme outlier อาจจะวัดได้ในตัวอย่างเดียวของการสอบ แต่ถ้าทดสอบซ้ำ คะแนนจะกลับไปตกลงในช่วงกระจายตัวทางสถิติที่ปกติ

ความตาย/การลดจำนวน (Mortality)
ความผิดพลาดเช่นนี้จะเกิดขึ้นถ้าการอนุมานทำต่อผู้ร่วมการทดลองที่ร่วมมือตั้งแต่ต้นไปจนจบเท่านั้น
แต่ผู้ร่วมการทดลองอาจจะออกจากงานศึกษาก่อนจบ และอาจจะเป็นเพราะการศึกษาด้วยซ้ำ
ยกตัวอย่างเช่น ถ้าพบว่าบุคคลที่ผ่านโปรแกรมการฝึกเลิกสูบบุหรี่ มีอัตราการเลิกบุหรี่ที่สูงกว่าคนในกลุ่มควบคุมมาก
แต่ว่า ในกลุ่มทดลอง มีคน 60% จากเริ่มต้นเท่านั้นที่ยังเหลืออยู่ในโปรแกรมเมื่อจบ
และถ้าการลดจำนวนลงเช่นนี้ สัมพันธ์อย่างเป็นระบบต่อลักษณะอะไรบางอย่างของงานศึกษา หรือการจัดแจงตัวแปรอิสระ หรือการใช้เครื่องมือ หรือว่า ถ้าการถอนตัวออกจากลุ่มทดลองมีผลให้เกิดความเอนเอียงในการเปรียบเทียบระหว่างกลุ่ม ก็จะมีคำอธิบายอย่างอื่นเป็นจำนวนมากที่สามารถใช้ได้กับผลต่างที่พบ

อันตรกิริยาระหว่างการเลือก-การเจริญวัย (Selection-maturation interaction)
นี่เกิดขึ้นเมื่อตัวแปรต่าง ๆ เกี่ยวกับผู้ร่วมการทดลอง เช่น สีผม สีผิว เป็นต้น และตัวแปรเกี่ยวกับอายุ เช่น อายุ ขนาดกาย เป็นต้น มีผลต่อกันและกัน
ดังนั้น ถ้ามีผลต่างกันระหว่างสองกลุ่ม ผลอาจจะมาจากความแตกต่างของอายุ ไม่ใช่จากสีผมเป็นต้น

การแพร่ (Diffusion) 
ถ้าผลที่ได้จากการบำบัดรักษา กระจายจากกลุ่มทดลองไปยังกลุ่มควบคุม อาจจะสังเกตเห็นการไม่มีความต่างกันระหว่างกลุ่มทดลองและกลุ่มควบคุม
แต่นี่ไม่ได้หมายความวา ตัวแปรอิสระไม่มีผล หรือว่า ตัวแปรตามไม่สัมพันธ์กับตัวแปรอิสระ

การแข่งกัน 

พฤติกรรมของบุคคลในกลุ่มควบคุมอาจจะเปลี่ยนไปเพราะงานศึกษา
ยกตัวอย่างเช่น คนในกลุ่มควบคุมอาจจะขยันทำงานเพิ่มเพื่อไม่ให้สมาชิกกลุ่มทดลองทำได้ดีกว่า
ซึ่งก็ไม่ได้หมายความว่า ตัวแปรอิสระไม่มีผล หรือว่า ตัวแปรตามไม่สัมพันธ์กับตัวแปรอิสระ
และโดยนัยตรงกันข้าม ค่าผลต่างที่พบในตัวแปรตามอาจจะมีเหตุมาจากกลุ่มควบคุมที่ท้อใจ ขยันน้อยกว่ามีแรงจูงใจน้อยกว่า ไม่ใช่จากความต่างของตัวแปรอิสระ

ความเอนเอียงของผู้ทดลอง 
ความเอนเอียงของผู้ทดลอง (Experimenter bias) เกิดขึ้นเมื่อผู้ทำการทดลองมีผลต่อผลต่างที่ได้อย่างไม่ได้ตั้งใจ โดยประพฤติต่อสมาชิกกลุ่มทดลองและกลุ่มควบคุมต่าง ๆ กัน
ซึ่งสามารถกำจัดได้โดยออกแบบการทดลองเป็นแบบอำพรางสองฝ่าย ที่ผู้ทำการทดลองจะไม่รู้ว่าผู้ร่วมการทดลองอยู่ในกลุ่มไหน

สำหรับความเสี่ยง 8 อย่าง มีตัวย่อภาษาอังกฤษที่จำได้ง่าย ๆ คือ THIS MESS ซึ่งหมายถึงอักษรแรกในคำต่อไปนี้ คือ
Repeated Testing, History, Instrument change, Statistical Regression toward the mean, Maturation, Experimental Mortality, Selection Bias and Selection Interaction.

ดูเพิ่ม 
ความสมเหตุสมผลภายนอก (External validity)
ความสมเหตุผลเชิงสถิติของข้อสรุป (Statistical conclusion validity)
ความสมเหตุสมผลทางนิเวศ (Ecological validity)

เชิงอรรถและอ้างอิง

แหล่งข้อมูลอื่น 
 Internal validity (Social research methods)

การอนุมานเหตุ
ความสมเหตุสมผล (สถิติ)