判据是什么?——七论不确定度论

  史锦顺 ·  2011-05-17 06:20  ·  10354 次点击
**判据是什么?——七论不确定度论**
史锦顺
判据是判断的依据,是辨别是非的标准,是判别理论正误的根据。
在物理学的发展历史上,检验各种理论、各种学说,靠的是实际测量。也就是说,验证理论正误的判据是实测的数据。
爱因斯坦狭义相对论的实验基础,也是第一个证明,是迈克尔逊的著名实验。依经典力学,用伽利略变换,光速在南北方向与东西方向应不一样,差别约1.5E-6,迈克尔逊实验的准确度已达1E-8,却测量不出光速的方向变化,由此爱因斯坦提出光速不变原理,说明对光速这样的电磁运动的速度来说,伽利略变换不成立,而洛伦兹变换成立。二者差别又称相对论效应。对卫星的速度,相对论效应仅约1E-8,一般可忽略。
科学史上的“实测数据是检验理论的判据”这一条,是正确的,对人们的影响也是深刻的。
不确定度论明白地说明它利用这一条。
GUM(2008版)说:
E.5.1ThefocusofthisGuideisonthemeasurementresultanditsevaluateduncertaintyratherthanontheunknowablequantities“true”valueanderror.
本导则的着眼点是在测量结果及其评定的不确定度上,而不是不可知量“真”值和误差。
E.5.4Indeed,thisGuide'soperationalapproach,whereinthefocusisontheobserved(orestimated)valueofaquantityandtheobserved(orestimated)variabilityofthatvalue,makesanymentionoferrorentirelyunnecessary.
事实上,在本导则的使用方法中,着眼点是量的观测的(或估计的)值和该量值的观测的(或估计的)变动性,完全不必提及任何误差。
从上述两段话中,不难领悟到,不确定度论的基本思路是就测量结果论测量结果的质量,是就数据来论数据。
实测数据是基本的、重要的,它可以是各种理论的判据;但是,实测数据不能成为实测数据自身质量的判据。
实测数据的质量是什么?实测数据就是测得值,测得值的质量就是准确性,就是测得值与客观量的差,学名就叫误差。误差定义为测得值与真值之差。真值就是客观值,就是实际值,就是准确值。真值的体现者是约定真值、各档次的相对真值;具体地说,基准、各等级的计量标准就是真值的化身。计量标准就当真值用。判别实测数据质量的判据是计量标准。
测量准不准,即测得值准不准,这是测量的基本问题,是计量的基本任务。
测得值准不准,不能靠测得值本身去解决。用电子案秤测一块黄金,测100次,显示都是1012克,凭这一百个数据能判别此秤准不准吗?不行的。这一百个数据只说明该秤的稳定性很好,随机误差很小。
判别秤准不准的方法很简单,也很原则,必须用计量标准。案秤上放一个砝码(计量标准),秤的测得值与砝码的标称值之差,就是误差的实测值,可以代表误差,或用误差方程计算出误差。
没有砝码,用秤测一万次,也不能得知误差;而有了砝码,一次测量,就知大概,三次测量基本定论,测量10次,就是该量值点的确切检定。因此,砝码是秤准确程度的判据。
测量仪器的测量质量的判据是计量标准。某级计量标准的质量的判据是高一级或更高等级的计量标准。
不确定度论对真值是很反感的。对真值的化身——计量标准是什么态度呢?两个字:漠视,只当没看着。
实用测量的准确程度取决于测量仪器的准确度,测量仪器的准确度的判据是计量标准,计量标准是计量工作者的依据。
不确定度论把被判别的实测数据当做判据,本末倒置了。
仔细分析不确定度评定的过程,人们不难发现,原来,不确定度评定的依据是两部分,即所谓A类评定和B类评定。不确定度论声明过,变量测量它不管(管不了),只能论常量测量(如测量黄金的质量,测量石英棒的长度),A类评定表明的不过是测量仪器的随机变化引入的随机误差,在测量仪器的误差中占极小的比例。B类评定有多种说法,GUM与VIM打架,说法不一致,不过最主要的共同点是一条:根据仪器说明书。看说明书,知道测量仪器的指标,这一点是对的,但这太初步了。没有计量标准的普通测量者,只能(也可以)用仪器说明书的规定(还要看检定证书,是否在有效期内),来认定测量结果的质量。
请注意,认定数据,包括知道本次测量的误差,是测量行为的自然的结果,因为测量是用仪器进行的,而仪器的误差是由说明书已给出的。
普通测量,用所选定的符合测量误差要求的仪器进行测量,得到测得值,就完事了,是不需要什么评定的。(叶书写到,用法定强制检定的仪器进行的测量不搞评定。)对重要的测量,或有争议时(包括有怀疑时),要对数据的质量进行判别。判别的依据,即判据,只能是计量标准。
要进行的是判别,是仪器的性能到底符合不符合其指标,也就是说误差到底是多少。没有计量标准,没法判别。
用说明书来判别数据的质量,说明书是测量者的质量判据,但这档次太低了。我们搞计量的,一出手就是判别测量仪器的指标是不是合格。也就是说,我们计量工作的最低层次,是判别仪器性能与说明书规定的符合性(即仪器是否合格),而不确定度论则是相信说明书的规定就真的是所用的这台仪器的性能。可见,不确定度的评定,比我们最低的计量工作(用标准判别仪器是否合格)还低一个档次。再说一遍,不确定度评定,相信厂家的说明书的指标就是测量仪器的实际性能。而计量的任务却是判别测量仪器的性能是否符合其指标。
如此低档次的不确定度论,还能充当计量工作的指导吗?不能。
那样无能的不确定度论,要它何用?

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