فرانسيس غالتون

كان غالتون موسوعيًا قدم إسهاماتٍ جليلة في مجالاتٍ عديدة، منها الأرصاد الجوية ( ظاهرة المرتفع الجوي وأولى خرائط الطقس الشائعة)، والإحصاء (الانحدار والارتباط)، وعلم النفس ( التداخل الحسي )، وعلم الأحياء (طبيعة الوراثة وآليتها)، وعلم الجريمة (بصمات الأصابع). وقد تأثرت معظم هذه الإسهامات بشغفه بالعد والقياس. أعدّ غالتون أول خريطة طقس نُشرت في صحيفة التايمز (1 أبريل 1875، تُظهر حالة الطقس في اليوم السابق، 31 مارس)، والتي أصبحت الآن عنصرًا أساسيًا في الصحف حول العالم. ^{[ 25 ]}

أصبح نشطًا للغاية في الجمعية البريطانية لتقدم العلوم ، حيث قدم العديد من الأوراق البحثية حول مجموعة واسعة من المواضيع في اجتماعاتها من عام 1858 إلى عام 1899. ^{[ 26 ]} شغل منصب الأمين العام من عام 1863 إلى عام 1867، ورئيس القسم الجغرافي في عامي 1867 و1872، ورئيس القسم الأنثروبولوجي في عامي 1877 و1885. وكان نشطًا في مجلس الجمعية الجغرافية الملكية لأكثر من أربعين عامًا، وفي لجان مختلفة تابعة للجمعية الملكية، وفي المجلس الأرصادي.

قرر جيمس ماكين كاتيل ، وهو أحد طلاب ويلهلم فونت الذي كان يقرأ مقالات غالتون، أن يدرس على يديه. وفي نهاية المطاف، بنى علاقة مهنية مع غالتون، حيث قام بقياس العينات والعمل معًا في الأبحاث. ^{[ 27 ]}

في عام ١٨٨٨، أنشأ غالتون مختبرًا في قاعات العلوم بمتحف جنوب كنسينغتون. في مختبره، كان يُقاس المشاركون لمعرفة نقاط قوتهم وضعفهم. كما استخدم غالتون هذه البيانات في أبحاثه الخاصة. وكان يتقاضى عادةً رسومًا رمزية مقابل خدماته. ^{[ ٢٨ ]}

غيّر نشر كتاب " أصل الأنواع" لابن عمه تشارلز داروين عام 1859 حياة غالتون. ^{[ 29 ]} فقد انجذب بشدة إلى هذا العمل، وخاصة الفصل الأول بعنوان "التنوع في ظل التدجين"، والذي يتناول تربية الحيوانات .

كرّس غالتون معظم ما تبقى من حياته لاستكشاف التباين في التجمعات البشرية وآثاره، وهو موضوع لم يتطرق إليه داروين إلا تلميحًا في كتابه "أصل الأنواع" ، مع أنه عاد إليه في كتابه " أصل الإنسان" عام 1871 ، مستندًا إلى أعمال ابن عمه في الفترة الفاصلة. ^{[ 30 ]} أسس غالتون برنامجًا بحثيًا شمل جوانب متعددة من التباين البشري، من الخصائص العقلية إلى الطول، ومن صور الوجه إلى أنماط بصمات الأصابع. تطلّب هذا ابتكار مقاييس جديدة للسمات، وتصميم جمع بيانات واسع النطاق باستخدام تلك المقاييس، وفي النهاية، اكتشاف تقنيات إحصائية جديدة لوصف البيانات وفهمها.

انصبّ اهتمام غالتون في البداية على مسألة ما إذا كانت القدرات البشرية وراثية ، واقترح إحصاء عدد أقارب الشخصيات البارزة من مختلف الدرجات. ^{[ 30 ]} ورأى أنه إذا كانت هذه الصفات وراثية، فسيكون عدد الشخصيات البارزة بين الأقارب أكبر منه بين عامة الناس. ولاختبار هذه الفرضية، ابتكر غالتون أساليب القياس التاريخي . وقد جمع بيانات واسعة النطاق من مصادر سير ذاتية متنوعة، قام بتصنيفها ومقارنتها بطرق مختلفة. ووُصف هذا العمل الرائد بالتفصيل في كتابه "العبقرية الوراثية" عام 1869. ^{[ 6 ]} وأظهر فيه، من بين أمور أخرى، أن أعداد الأقارب البارزين تتناقص عند الانتقال من الدرجة الأولى إلى الدرجة الثانية، ومن الدرجة الثانية إلى الدرجة الثالثة. واعتبر غالتون ذلك دليلاً على وراثة القدرات .

أدرك غالتون قصور أساليبه في هذين العملين، ورأى أن دراسة المسألة يمكن أن تكون أفضل من خلال مقارنة التوائم. وقد تمحورت طريقته حول اختبار ما إذا كان التوائم المتشابهون عند الولادة يختلفون في بيئات مختلفة، وما إذا كان التوائم المختلفون عند الولادة يتقاربون عند نشأتهم في بيئات متشابهة. واستخدم مجددًا أسلوب الاستبيانات لجمع أنواع مختلفة من البيانات، والتي جُمعت ووُصفت في ورقة بحثية بعنوان " تاريخ التوائم" عام ١٨٧٥. وبهذا، استبق غالتون مجال علم الوراثة السلوكية الحديث ، الذي يعتمد بشكل كبير على دراسات التوائم . وخلص إلى أن الأدلة ترجّح كفة الوراثة على التنشئة. كما اقترح دراسات التبني ، بما في ذلك دراسات التبني العابرة للأعراق، لفصل تأثيرات الوراثة عن تأثيرات البيئة.

أدرك غالتون أن الظروف الثقافية تؤثر على قدرات مواطني الحضارة، وعلى نجاحهم الإنجابي . وفي كتابه "العبقرية الوراثية" ، تصور وضعاً مواتياً لحضارة مرنة ودائمة على النحو التالي:

إن أفضل أشكال الحضارة فيما يتعلق بتحسين الجنس البشري هي تلك التي لا تكون فيها المجتمعات مكلفة؛ حيث تُستمد الدخول في الغالب من مصادر مهنية، وليس عن طريق الميراث؛ حيث تتاح لكل شاب فرصة لإظهار قدراته، وإذا كان موهوبًا للغاية، فإنه يتمكن من الحصول على تعليم من الدرجة الأولى ودخول الحياة المهنية، من خلال المساعدة السخية للمعارض والمنح الدراسية التي حصل عليها في شبابه المبكر؛ حيث يُحتفى بالزواج بنفس القدر من الاحترام كما كان في العصور اليهودية القديمة؛ حيث يتم تشجيع الاعتزاز بالعرق (بالطبع لا أشير إلى الشعور غير المنطقي في الوقت الحاضر، والذي يُطلق عليه هذا الاسم)؛ حيث يمكن للضعفاء أن يجدوا ترحيبًا وملجأً في الأديرة أو الأخويات المخصصة للعزوبية، وأخيرًا، حيث يتم دعوة المهاجرين واللاجئين من ذوي النفوذ من بلدان أخرى والترحيب بهم، ومنح أحفادهم الجنسية.

ابتكر غالتون مصطلح تحسين النسل عام 1883، ودوّن العديد من ملاحظاته واستنتاجاته في كتاب بعنوان " دراسات في القدرات البشرية وتطورها" . وكتب في مقدمة الكتاب:

يهدف هذا الكتاب إلى التطرق إلى مواضيع متنوعة ترتبط، بشكل أو بآخر، بتحسين السلالة، أو ما يمكن تسميته بمسائل "تحسين النسل" ^، وعرض نتائج عدد من دراساتي الخاصة. يتعلق ^هذا الموضوع بما يُسمى في اليونانية " يوجينيس " ، أي السلالة الجيدة، الموروثة بصفات نبيلة. هذه الكلمة، وما يرتبط بها من كلمات مثل "يوجينيا" ، تنطبق على البشر والحيوانات والنباتات على حد سواء. نحتاج بشدة إلى كلمة موجزة للتعبير عن علم تحسين السلالة، الذي لا يقتصر بأي حال من الأحوال على مسائل التزاوج الموفق، بل يأخذ في الاعتبار، خاصة في حالة الإنسان، جميع العوامل التي قد تُعطي، ولو بشكل غير مباشر، السلالات أو الأنساب الأكثر ملاءمة فرصة أفضل للتفوق بسرعة على السلالات الأقل ملاءمة. كلمة " تحسين النسل" كافية للتعبير عن هذه الفكرة. إنها على الأقل كلمة أكثر دقة وأكثر عمومية من كلمة viriculture ، التي تجرأت على استخدامها ذات مرة.

كان يعتقد بضرورة وضع نظام "علامات" للجدارة العائلية، وتشجيع الزواج المبكر بين العائلات المرموقة عبر تقديم حوافز مالية. وأشار إلى بعض الميول في المجتمع البريطاني، مثل تأخر زواج الشخصيات البارزة، وقلة عدد أطفالهم، معتبرًا ذلك من العوامل المؤذية للنسل . ودعا إلى تشجيع الزيجات التي تُعزز النسل من خلال تقديم حوافز للأزواج القادرين على الإنجاب. وفي 29 أكتوبر 1901، تناول غالتون قضايا تحسين النسل عندما ألقى محاضرة هكسلي الثانية في المعهد الملكي للأنثروبولوجيا. ^{[ 27 ]}

بدأت مجلة "مراجعة علم تحسين النسل" ، وهي مجلة جمعية تعليم تحسين النسل، بالنشر عام ١٩٠٩. وكتب غالتون، الرئيس الفخري للجمعية، مقدمة المجلد الأول. ^{[ ٢٧ ]} عُقد المؤتمر الدولي الأول لتحسين النسل في يوليو ١٩١٢،وكان من بين الحضور ونستون تشرشل وكارلس إليوت. ^{[ ٢٧ ]}

يمكن تتبع صياغة غالتون لمفهوم الانحدار وارتباطه بالتوزيع الطبيعي ثنائي المتغيرات إلى محاولاته لتطوير نموذج رياضي لاستقرار السكان. ورغم أن محاولته الأولى لدراسة مسائل داروين، كتاب "العبقرية الوراثية "، لم تلقَ رواجًا كبيرًا في ذلك الوقت، إلا أن هذا الكتاب قاده إلى دراسات لاحقة في سبعينيات القرن التاسع عشر حول وراثة الصفات الجسدية. ^{[ 31 ]} يتضمن هذا الكتاب بعض المفاهيم الأولية لمفهوم الانحدار، والتي وُصفت وصفًا نوعيًا. فعلى سبيل المثال، كتب عن الكلاب: "إذا قام رجل بتربية كلاب قوية البنية، ولكنها من سلالات مختلطة، فإن الجراء ستكون أحيانًا، ولكن نادرًا، مساوية لآبائها. وستكون في الغالب من نوع هجين غير مميز، لأن الخصائص الوراثية للأجداد غالبًا ما تظهر في النسل." ^{[ 32 ]}

شكّلت هذه الفكرة معضلةً لغالتون، إذ لم يستطع التوفيق بين ميل الجماعة إلى الحفاظ على التوزيع الطبيعي للصفات من جيل إلى جيل وبين مفهوم الوراثة. بدا أن عددًا كبيرًا من العوامل يؤثر بشكل مستقل على النسل، مما يؤدي إلى التوزيع الطبيعي للصفة في كل جيل. مع ذلك، لم يُقدّم هذا تفسيرًا لكيفية تأثير أحد الوالدين تأثيرًا كبيرًا على نسله، وهو أساس الوراثة. ^{[ 33 ]}

قدّم غالتون حلاً لهذه المشكلة في خطابه الرئاسي خلال اجتماع الجمعية البريطانية لتقدم العلوم في سبتمبر 1885 ، حيث كان يشغل آنذاك منصب رئيس القسم H: الأنثروبولوجيا. ^{[ 34 ]} نُشر الخطاب في مجلة Nature ، وطوّر غالتون النظرية لاحقًا في بحثيه "التراجع نحو التواضع في القامة الوراثية" و"القامة الوراثية". ^{[ 35 ] [ 36 ]} ونُشرت دراسة مُفصّلة لهذه النظرية عام 1889 في كتاب "الوراثة الطبيعية ". وقد ساهمت ثلاثة تطورات رئيسية في تطوير غالتون لهذه النظرية: تطوير قانون الخطأ في الفترة 1874-1875، وصياغة قانون تجريبي للارتداد عام 1877، وتطوير إطار رياضي شامل للتراجع باستخدام بيانات السكان البشريين خلال عام 1885. ^{[ 33 ]}

يعود الفضل في تطوير غالتون لقانون الانحدار نحو المتوسط، أو الارتداد، إلى رؤى مستقاة من لوحة غالتون (آلة الفاصوليا) ودراساته على نبات البازلاء الحلوة. مع أن غالتون كان قد اخترع جهاز الخماسي قبل فبراير 1874، إلا أن نسخة عام 1877 منه احتوت على ميزة جديدة ساعدته في إثبات أن المزيج الطبيعي للتوزيعات الطبيعية هو توزيع طبيعي أيضًا. ^{[ 37 ]} وقد برهن غالتون على ذلك باستخدام نسخة جديدة من جهاز الخماسي، مضيفًا قنوات إلى الجهاز لتمثيل الارتداد. فعندما مرت الحبيبات عبر القنوات المنحنية (التي تمثل الارتداد) ثم عبر الدبابيس (التي تمثل التباين العائلي)، كانت النتيجة استقرارًا في عدد السكان. وفي يوم الجمعة 19 فبراير 1877، ألقى غالتون محاضرة بعنوان " القوانين النموذجية للوراثة" في المؤسسة الملكية بلندن. ^{[ 37 ]} وفي هذه المحاضرة، افترض وجود قوة معاكسة للحفاظ على استقرار عدد السكان. ومع ذلك، تطلب هذا النموذج درجة أكبر بكثير من الانتقاء الطبيعي بين الأجيال مما كان معقولاً. ^{[ 31 ]}

في عام 1875، بدأ غالتون زراعة البازلاء الحلوة، وقدّم عرضًا أمام المؤسسة الملكية حول نتائج بحثه في 9 فبراير 1877. ^{[ 37 ]} وجد أن كل مجموعة من بذور النسل تتبع منحنى التوزيع الطبيعي، وأن هذه المنحنيات متساوية التشتت. لم تكن كل مجموعة متمركزة حول وزن النبات الأم، بل حول وزن أقرب إلى متوسط ​​وزن المجموعة. أطلق غالتون على هذه الظاهرة اسم "الانعكاس"، حيث وُزّعت كل مجموعة من النسل بقيمة أقرب إلى متوسط ​​وزن المجموعة من قيمة النبات الأم. كان الانحراف عن متوسط ​​وزن المجموعة في نفس الاتجاه، لكن مقدار الانحراف كان ثلثه فقط. وبذلك، أثبت وجود تباين بين كل عائلة من العائلات، ومع ذلك، اجتمعت هذه العائلات لتُنتج مجموعة مستقرة ذات توزيع طبيعي. عندما خاطب الجمعية البريطانية لتقدم العلوم عام 1885، قال عن بحثه في البازلاء الحلوة: "كنت حينها غافلًا عما أراه الآن التفسير البسيط لهذه الظاهرة". ^{[ 34 ]}

تمكن غالتون من تطوير مفهومه عن الانحدار من خلال جمع وتحليل بيانات حول طول قامة الإنسان. استعان غالتون بعالم الرياضيات ج. هاميلتون ديكسون لدراسة العلاقة الهندسية بين البيانات. وخلص إلى أن معامل الانحدار لا يضمن استقرار السكان بالصدفة، بل إن معامل الانحدار والتباين الشرطي وتباين السكان هي كميات مترابطة بمعادلة بسيطة. ^{[ 33 ]} وبذلك، أثبت غالتون أن خطية الانحدار ليست مصادفة، بل هي نتيجة حتمية لاستقرار السكان.

أدى نموذج استقرار السكان إلى صياغة غالتون لقانون الوراثة السلفية. ينص هذا القانون، الذي نُشر في كتابه " الوراثة الطبيعية" ، على أن والدي النسل يُساهمان معًا بنصف إرثه، بينما يُشكّل الأجداد الآخرون، الأبعد صلةً، نسبةً أقل من إرثه. ^{[ 38 ]} نظر غالتون إلى الارتداد كزنبرك، إذا ما مُدّ، فإنه يُعيد توزيع الصفات إلى التوزيع الطبيعي. وخلص إلى أن التطور يجب أن يحدث عبر خطوات متقطعة، لأن الارتداد يُبطل أي خطوات تراكمية. ^{[ 39 ]} عندما أُعيد اكتشاف مبادئ مندل عام 1900، نتج عن ذلك صراع حاد بين أنصار قانون غالتون للوراثة السلفية، وعلماء القياسات الحيوية، وأولئك الذين دافعوا عن مبادئ مندل. ^{[ 40 ]}

أجرى غالتون دراساتٍ واسعة النطاق حول الوراثة، مما دفعه إلى التشكيك في فرضية تشارلز داروين حول التكوين الشامل . كان داروين قد اقترح، ضمن هذا النموذج، أن جزيئاتٍ معينة، أطلق عليها اسم " الجسيمات الوراثية "، تنتقل في جميع أنحاء الجسم، وأنها مسؤولة أيضًا عن وراثة الصفات المكتسبة. شرع غالتون، بالتشاور مع داروين، في التحقق مما إذا كانت هذه الجسيمات تنتقل عبر الدم. وفي سلسلة طويلة من التجارب بين عامي 1869 و1871، قام بنقل الدم بين سلالاتٍ مختلفة من الأرانب، وفحص سمات نسلها. ^{[ 41 ]} لم يجد أي دليل على انتقال الصفات عبر الدم المنقول. ^{[ 42 ]}

شكك داروين في صحة تجربة غالتون، وقدم أسبابه في مقال نُشر في مجلة نيتشر حيث كتب:

في الفصل الخاص بالتطور الجيني في كتابي " تنوع الحيوانات والنباتات في ظل التدجين"، لم أتطرق إطلاقًا إلى الدم، أو إلى أي سائل خاص بأي جهاز دوري. من الواضح، في الواقع، أن وجود الحُصُر في الدم لا يُشكل بالضرورة جزءًا من فرضيتي؛ إذ أستشهد في توضيحها بأدنى الحيوانات، كالأوليات، التي لا تمتلك دمًا أو أي أوعية دموية؛ وأستشهد أيضًا بالنباتات التي لا يُمكن اعتبار السائل فيها، عند وجوده في الأوعية، دمًا حقيقيًا. إن القوانين الأساسية للنمو والتكاثر والوراثة، وما إلى ذلك، متشابهة إلى حد كبير في جميع أنحاء المملكة العضوية، لدرجة أن الوسائل التي تنتشر بها الحُصُر (بافتراض وجودها مؤقتًا) في الجسم، ستكون على الأرجح واحدة في جميع الكائنات الحية؛ لذا فمن المستبعد أن تكون هذه الوسائل هي الانتشار عبر الدم. مع ذلك، عندما سمعت لأول مرة بتجارب السيد غالتون، لم أُمعن النظر في الموضوع بما فيه الكفاية، ولم أُدرك صعوبة تصديق وجود الحُصُر في الدم.

رفض غالتون صراحةً فكرة وراثة الصفات المكتسبة ( اللاماركية )، وكان من أوائل المؤيدين لـ"الوراثة الصلبة" ^{[ 43 ]} من خلال الانتخاب الطبيعي وحده. كاد أن يُعيد اكتشاف نظرية مندل الجزيئية للوراثة، لكن تركيزه على الصفات المتصلة، بدلاً من الصفات المنفصلة (التي تُعتبر الآن صفات متعددة الجينات )، حال دون تحقيق الاختراق النهائي في هذا الصدد. ثم أسس المنهج البيومتري لدراسة الوراثة، والذي يتميز باستخدامه للتقنيات الإحصائية لدراسة الصفات المتصلة وجوانب الوراثة على مستوى السكان.

وقد تبنى كارل بيرسون وويلدون هذا النهج بحماس لاحقاً؛ حيث أسسا معاً مجلة Biometrika المؤثرة للغاية عام 1901. ( سيُبين آر إيه فيشر لاحقاً كيف يمكن التوفيق بين النهج البيومتري والنهج المندلي. ^{[ 44 ]} ) شكلت التقنيات الإحصائية التي طورها غالتون (الارتباط والانحدار - انظر أدناه) والظواهر التي أثبتها (الانحدار نحو المتوسط) أساس النهج البيومتري، وهي الآن أدوات أساسية في جميع العلوم الاجتماعية.

في عام ١٨٨٤، استضافت لندن المعرض الدولي للصحة. ركّز هذا المعرض بشكل كبير على إبراز التطورات الفيكتورية في مجال الصرف الصحي والصحة العامة، وأتاح للبلاد عرض مدى تقدّمها في مجال التوعية الصحية العامة، مقارنةً بالدول الأخرى في ذلك الوقت. استغل فرانسيس غالتون هذه الفرصة لإنشاء مختبره للقياسات البشرية. صرّح بأن الغرض من هذا المختبر هو "إظهار سهولة الأدوات والأساليب التي يمكن من خلالها قياس وتسجيل الخصائص الفيزيائية الرئيسية للإنسان". ^{[ ٤٥ ]} كان المختبر عبارة عن جولة تفاعلية يتم فيها قياس الخصائص الفيزيائية، مثل الطول والوزن والبصر، لكل شخص بعد دفع رسوم الدخول. عند دخول المختبر، كان الشخص يمرّ بالمحطات التالية بالترتيب.

في البداية، كان المشاركون يملؤون استمارة تتضمن معلومات عن تاريخهم الشخصي والعائلي (العمر، مكان الميلاد، الحالة الاجتماعية، محل الإقامة، والمهنة)، ثم ينتقلون إلى محطات لتسجيل لون الشعر والعينين، يليها قياس حدة البصر، وإدراك الألوان، وإدراك العمق. بعد ذلك، كان يتم فحص حدة السمع، أو دقته النسبية، وأعلى نغمة مسموعة لديهم، ثم فحص حاسة اللمس. إلا أنه نظرًا لضوضاء المنطقة المحيطة، أصبح الجهاز المُصمم لقياس السمع غير فعال بسبب الضوضاء والصدى في المبنى. كما كان يتم قياس سعة التنفس لديهم، بالإضافة إلى قدرتهم على توجيه لكمة. وتتناول المحطات التالية فحص قوة السحب والضغط بكلتا اليدين. وأخيرًا، يتم قياس طول المشاركين في أوضاع مختلفة (الجلوس، الوقوف، إلخ)، بالإضافة إلى طول الذراعين والوزن. ^{[ 45 ]}

إحدى الخصائص التي تم استبعادها من الدراسة، والتي كانت ذات أهمية، هي حجم الرأس. ويشير غالتون في تحليله إلى أن هذا الاستبعاد كان لأسباب عملية في الغالب. فعلى سبيل المثال، لن يكون القياس دقيقًا، بالإضافة إلى أنه سيستغرق وقتًا طويلًا من النساء لفك وتركيب شعرهن وقبعاتهن. ^{[ 46 ]} وكان يتم منح الزبائن تذكارًا يحتوي على جميع بياناتهم البيولوجية، بينما كان غالتون يحتفظ بنسخة منه لإجراء أبحاث إحصائية مستقبلية.

على الرغم من أن المختبر لم يستخدم أي تقنيات قياس ثورية، إلا أنه تميز بسهولة إنشاء مثل هذا العرض التوضيحي في مساحة محدودة، وبسرعة وكفاءة جمع جميع البيانات اللازمة. كان المختبر عبارة عن معرض شفاف (بجدران شبكية) محاط بسياج، يبلغ طوله 36 قدمًا وعرضه 6 أقدام. ولجمع البيانات بكفاءة، حرص غالتون على تبسيط العملية قدر الإمكان ليسهل فهمها. ونتيجة لذلك، تم اصطحاب المشاركين في المختبر في أزواج، بحيث تُقدم الشروحات لشخصين في كل مرة، على أمل أن يبادر أحدهما بثقة إلى إجراء جميع الاختبارات أولًا، مشجعًا الآخر. وبهذا التصميم، بلغ إجمالي الوقت الذي قضاه كل زوج في المعرض 14 دقيقة. ^{[ 45 ]}

يذكر غالتون أن قياسات الخصائص البشرية مفيدة لسببين. أولًا، يوضح أن قياس الخصائص الجسدية مفيد لضمان نمو الأطفال بشكل سليم على المستوى المنزلي. ومن الأمثلة المفيدة التي يقدمها على جدوى هذه القياسات المنزلية فحص بصر الطفل بانتظام، لتصحيح أي قصور مبكرًا. أما الاستخدام الثاني لبيانات مختبره الأنثروبومتري فهو في الدراسات الإحصائية. ويشير إلى فائدة البيانات المجمعة في مقارنة السمات بين مختلف المهن وأماكن السكن والأعراق، إلخ. ^{[ 45 ]} وقد أتاح له المعرض في المعرض الصحي جمع كمية كبيرة من البيانات الأولية لإجراء المزيد من الدراسات المقارنة. فقد شارك 9337 شخصًا، تم قياس كل منهم في 17 فئة، مما أدى إلى إنشاء قاعدة بيانات إحصائية شاملة إلى حد كبير . ^{[ 46 ]}

بعد انتهاء المعرض الدولي للصحة، استخدم غالتون هذه البيانات لتأكيد نظريته حول الانحدار الخطي لدى البشر، والتي طرحها بعد دراسة نبات البازلاء الحلوة. وقد مكّنه تراكم هذه البيانات البشرية من ملاحظة الارتباط بين طول الساعد والطول، وعرض الرأس ومحيطه، وطول الرأس والطول. وبفضل هذه الملاحظات، استطاع تأليف كتاب "الارتباطات وقياساتها، انطلاقًا من البيانات الأنثروبومترية ". ^{[ 47 ]} في هذا الكتاب، عرّف غالتون الارتباط بأنه ظاهرة تحدث عندما "يصاحب تغير أحد المتغيرات، في المتوسط، تغير أكبر أو أقل في المتغير الآخر، وفي الاتجاه نفسه". ^{[ 48 ]}

وُصفت الطريقة المستخدمة في كتاب "العبقرية الوراثية" بأنها أول مثال على علم التأريخ القياسي . ولتعزيز هذه النتائج، ومحاولة التمييز بين "الطبيعة" و"التنشئة" (كان أول من استخدم هذا المصطلح في هذا السياق)، وضع استبيانًا أرسله إلى 190 زميلًا في الجمعية الملكية . وسجّل فيه خصائص عائلاتهم، مثل ترتيب ميلادهم ومهنة آبائهم وعرقهم . وحاول أن يكتشف ما إذا كان اهتمامهم بالعلوم "فطريًا" أم ناتجًا عن تشجيع الآخرين. نُشرت هذه الدراسات في كتاب بعنوان " رجال العلم الإنجليز: طبيعتهم وتنشئتهم" عام 1874. وفي النهاية، أثار الكتاب مسألة الطبيعة مقابل التنشئة ، وإن لم يحسمها، وقدّم بيانات قيّمة حول علم اجتماع العلماء في ذلك الوقت.

كان غالتون أول عالم يُدرك ما يُعرف الآن بالفرضية المعجمية . ^{[ 49 ]} وهي فكرة مفادها أن أبرز الفروق الشخصية وأكثرها أهمية اجتماعيًا في حياة الناس ستُشفّر في اللغة في نهاية المطاف. وتقترح الفرضية أيضًا أنه من خلال تحليل اللغة، يُمكن استخلاص تصنيف شامل لسمات الشخصية البشرية .

تضمنت دراسات غالتون حول العقل تسجيلًا دقيقًا لروايات الناس الذاتية حول ما إذا كانت عقولهم تتعامل مع ظواهر مثل التصور الذهني وكيفية تعاملها . وللحصول على هذه المعلومات بشكل أفضل، كان رائدًا في استخدام الاستبيان . في إحدى الدراسات، طلب من زملائه أعضاء الجمعية الملكية في لندن وصف الصور الذهنية التي اختبروها. وفي دراسة أخرى، جمع استبيانات معمقة من علماء بارزين لعمل بحثي يتناول تأثير الوراثة والتنشئة على الميل نحو التفكير العلمي. ^{[ 50 ]}

يُعدّ مفهوم تباين القياسات جوهر أي تحليل إحصائي: إذ تمتلك القياسات كلاً من النزعة المركزية ، أو المتوسط، والانتشار حول هذه القيمة المركزية، أو التباين . في أواخر ستينيات القرن التاسع عشر، ابتكر غالتون مقياسًا لتحديد التباين الطبيعي كميًا: الانحراف المعياري . ^{[ 51 ]}

كان غالتون مراقبًا دقيقًا. في عام 1906، وخلال زيارته لمعرض للماشية، صادف مسابقة مثيرة للاهتمام. عُرض ثور، ودُعي القرويون لتخمين وزنه بعد ذبحه وتجهيزه. شارك ما يقارب 800 شخص، وتمكن غالتون من دراسة إجاباتهم الفردية بعد انتهاء المسابقة. ذكر غالتون أن "التقدير الأوسط يعكس رأي العامة ، حيث اعتبرت أغلبية المصوتين أي تقدير آخر منخفضًا جدًا أو مرتفعًا جدًا"، ^{[ 52 ]} وأفاد بأن هذه القيمة ( الوسيط ، وهو مصطلح كان قد ابتكره بنفسه، لكنه اختار عدم استخدامه في هذه المناسبة) بلغت 1207 أرطال. ولدهشته، كان هذا الرقم ضمن نطاق 0.8% من الوزن الذي قاسه الحكام. بعد ذلك بوقت قصير، ردًا على استفسار، أفاد ^{[ 53 ]} بأن متوسط ​​التخمينات بلغ 1197 رطلًا، لكنه لم يعلق على دقته المحسّنة. كشفت أبحاث أرشيفية حديثة ^{[ 54 ]} عن بعض الأخطاء في نقل حسابات غالتون إلى المقالة الأصلية في مجلة Nature : كان الوسيط في الواقع 1208 أرطال، بينما كان وزن الثور بعد الذبح 1197 رطلاً، لذا كان متوسط ​​التقدير خاليًا من أي خطأ. يستخدم جيمس سوروفيكي ^{[ 55 ]} مسابقة تقدير الوزن هذه كمثال افتتاحي: لو كان يعلم النتيجة الحقيقية، لكان استنتاجه حول حكمة الجماهير أكثر وضوحًا بلا شك.

في العام نفسه، اقترح غالتون في رسالة إلى مجلة نيتشر طريقة أفضل لتقطيع الكعكة المستديرة عن طريق تجنب عمل شقوق شعاعية. ^{[ 56 ]}

أثناء دراسته للتغير، اخترع غالتون لوحة غالتون ، وهي جهاز يشبه لعبة الباتشينكو يُعرف أيضًا باسم آلة الفاصوليا، كأداة لتوضيح قانون الخطأ والتوزيع الطبيعي . ^{[ 16 ]}

كما اكتشف خصائص التوزيع الطبيعي ثنائي المتغيرات وعلاقته بتحليل الارتباط والانحدار .

في عام 1846، وضع الفيزيائي الفرنسي أوغست برافي (1811-1863) مفهوم معامل الارتباط. ^{[ 58 ]} وبعد دراسة قياسات الساعد والطول، أعاد غالتون اكتشاف مفهوم الارتباط بشكل مستقل في عام 1888 ^{[ 59 ] [ 60 ]} ، وأثبت تطبيقه في دراسة الوراثة وعلم الإنسان وعلم النفس. ^{[ 50 ]} وأدت دراسة غالتون الإحصائية اللاحقة لاحتمالية انقراض الألقاب إلى ظهور مفهوم عمليات غالتون-واتسون العشوائية . ^{[ 61 ]}

ابتكر غالتون استخدام خط الانحدار ^{[ 62 ]} واختيار r (للانعكاس أو الانحدار) لتمثيل معامل الارتباط. ^{[ 50 ]}

في سبعينيات وثمانينيات القرن التاسع عشر، كان رائدًا في استخدام النظرية الطبيعية لمطابقة المدرجات التكرارية والمنحنيات التراكمية مع البيانات الجدولية الفعلية، والتي جمع معظمها بنفسه: على سبيل المثال، عينات كبيرة من أطوال الأشقاء والآباء. وقد أدى النظر في نتائج هذه الدراسات التجريبية إلى مزيد من الفهم لديه للتطور، والانتقاء الطبيعي، والعودة إلى المتوسط.

كان غالتون أول من وصف وشرح ظاهرة الانحدار نحو المتوسط ​​الشائعة ، والتي لاحظها لأول مرة في تجاربه على حجم بذور الأجيال المتعاقبة من البازلاء الحلوة.

تعتمد الشروط التي يحدث في ظلها الانحدار نحو المتوسط ​​على التعريف الرياضي لهذا المصطلح. لاحظ غالتون هذه الظاهرة لأول مرة في سياق الانحدار الخطي البسيط لنقاط البيانات. وقد طور غالتون ^{[ 63 ]} النموذج التالي: تسقط الكريات عبر جهاز خماسي أو " آلة رمي الفاصولياء "، مُشكّلةً توزيعًا طبيعيًا يتمركز مباشرةً تحت نقطة دخولها. يمكن بعد ذلك إطلاق هذه الكريات إلى قناة ثانية (تُقابل مناسبة قياس ثانية). ثم طرح غالتون السؤال المعاكس: "من أين أتت هذه الكريات؟"

لم تكن الإجابة "في المتوسط ​​مباشرة فوقها". بل كانت "في المتوسط، باتجاه المنتصف"، وذلك ببساطة لأن عدد الكريات الموجودة فوقها باتجاه المنتصف والتي يمكن أن تنحرف إلى اليسار كان أكبر من عددها في أقصى اليسار والتي يمكن أن تنحرف إلى اليمين، نحو الداخل.

تجاوز غالتون مجرد القياس والتلخيص في محاولته لتفسير الظواهر التي لاحظها. ومن بين هذه التطورات، طرح نظرية مبكرة حول نطاقات الصوت والسمع ، وجمع كميات كبيرة من البيانات الأنثروبومترية من عامة الناس من خلال مختبره الأنثروبومتري الشهير الذي أسسه عام 1884، والذي درس فيه أكثر من 9000 شخص. ^{[ 27 ]} ولم تُحلل هذه البيانات بشكل كامل إلا في عام 1985.

قام بوضع خريطة جمال لبريطانيا، استناداً إلى تصنيف سري للنساء المحليات على مقياس من الجاذبية إلى النفور. وكانت أدنى نقطة في أبردين . ^{[ 64 ]}

أدت دراسة غالتون للقدرات البشرية في نهاية المطاف إلى تأسيس علم النفس التفاضلي وصياغة أولى الاختبارات العقلية. كان مهتمًا بقياس البشر بكل الطرق الممكنة، بما في ذلك قياس قدرتهم على التمييز الحسي، والتي افترض أنها مرتبطة بالبراعة الفكرية. اقترح غالتون أن الاختلافات الفردية في القدرة العامة تنعكس في الأداء على القدرات الحسية البسيطة نسبيًا وفي سرعة الاستجابة للمؤثرات، وهي متغيرات يمكن قياسها بموضوعية من خلال اختبارات التمييز الحسي وزمن رد الفعل. ^{[ 65 ]} كما قاس سرعة استجابة الناس، والتي ربطها لاحقًا بالتركيبات العصبية الداخلية التي تحد في نهاية المطاف من القدرة على الذكاء. طوال بحثه، افترض غالتون أن الأشخاص الذين يتفاعلون بشكل أسرع هم أكثر ذكاءً من غيرهم.

ابتكر غالتون أيضًا تقنية تُسمى " التصوير المركب " (والتي تُنتج عن طريق دمج صور فوتوغرافية متعددة لوجوه الأفراد مُسجلة على أعينهم) لإنشاء وجه متوسط ​​(انظر: المتوسط ). في تسعينيات القرن العشرين، وبعد مئة عام من اكتشافه، بحثت العديد من الدراسات النفسية في جاذبية هذه الوجوه، وهو جانب أشار إليه غالتون في محاضرته الأصلية. وقد تبنى آخرون، بمن فيهم سيغموند فرويد في عمله على الأحلام، اقتراح غالتون بأن هذه الصور المركبة قد تُمثل استعارة مفيدة للنمط المثالي أو مفهوم " النمط الطبيعي " (انظر: إليانور روش ) - مثل الرجال اليهود، والمجرمين، ومرضى السل، وما إلى ذلك - على نفس اللوحة الفوتوغرافية، مما يُنتج صورة مركبة متكاملة، كان يأمل أن تُعمم مظهر وجه الشخص المدروس إلى نمط "متوسط" أو "مركزي". ^{[ 10 ] [ 66 ]} (انظر أيضًا مدخل علم الفراسة الحديث ضمن علم الفراسة ).

بدأ هذا العمل في ثمانينيات القرن التاسع عشر عندما كان الباحث اليهودي جوزيف جاكوبس يدرس الأنثروبولوجيا والإحصاء مع فرانسيس غالتون. طلب ​​جاكوبس من غالتون إنشاء صورة مركبة لنمط يهودي. ^{[ 67 ]} كان من أوائل منشورات جاكوبس التي استخدمت صور غالتون المركبة مقال بعنوان "النمط اليهودي، وصور غالتون المركبة"، نُشر في مجلة " أخبار التصوير الفوتوغرافي " ، المجلد 29، (24 أبريل 1885): 268-269.

كان غالتون يأمل أن تُسهم تقنيته في التشخيص الطبي، وحتى في علم الجريمة من خلال تحديد ملامح المجرمين النمطية. إلا أن تقنيته لم تُثبت جدواها، وهُجرت، رغم الجهود الكبيرة التي بُذلت لتطويرها، بما في ذلك جهود المصورين لويس هاين ، وجون إل. لوفيل ، وآرثر باتوت .

طُورت طريقة تحديد هوية المجرمين من خلال بصمات أصابعهم في ستينيات القرن التاسع عشر على يد السير ويليام جيمس هيرشل في الهند، واقترح الدكتور هنري فولدز استخدامها المحتمل في الطب الشرعي لأول مرة عام 1880. تعرّف غالتون على هذا المجال من خلال ابن عمه غير الشقيق تشارلز داروين ، الذي كان صديقًا لفولدز، وواصل غالتون وضع الأساس العلمي الأول للدراسة (مما ساعد على قبولها من قبل المحاكم ^{[ 68 ]} )، على الرغم من أن غالتون لم يُقرّ قط بأن الفكرة الأصلية لم تكن من ابتكاره. ^{[ 69 ]}

في ورقة بحثية صادرة عن المؤسسة الملكية عام ١٨٨٨، وفي ثلاثة كتب ( بصمات الأصابع ، ١٨٩٢؛ فك رموز بصمات الأصابع غير الواضحة ، ١٨٩٣؛ ودليل بصمات الأصابع ، ١٨٩٥)، ^{[ ٧٠ ]} قدّر غالتون احتمالية امتلاك شخصين نفس بصمة الإصبع ، ودرس الوراثة والاختلافات العرقية في بصمات الأصابع. كتب عن هذه التقنية (مما أثار جدلاً غير مقصود بين هيرشل وفولدز استمر حتى عام ١٩١٧)، وحدد الأنماط الشائعة في بصمات الأصابع، ووضع نظام تصنيف لا يزال مستخدمًا حتى اليوم. وصفها وصنفها إلى ثماني فئات رئيسية: ١: قوس بسيط، ٢: قوس مقوس، ٣: حلقة بسيطة، ٤: حلقة جيب مركزية، ٥: حلقة مزدوجة، ٦: حلقة جيب جانبية، ٧: دوامة بسيطة، ٨: عرضية. ^{[ ٧١ ]}