测量佯谬之释疑——测量计量理论讨论之一
史锦顺 · 2011-06-24 07:11 · 54655 次点击
**测量佯谬之释疑——测量计量理论讨论之一**
史锦顺
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经典误差理论的核心概念是真值、误差和准确度。一块银锭,重量是客观存在。我们测量这块银锭,就是认识它的重量(同重量单位的比值)。用手一掂,知道它大概1kg,多,不会多于1.5kg;少,不会少于0.5kg。这是估计,不准;要用仪器测量。下面是五个档次的测量。
表1称重实例
1测量仪器2已知误差范围3测得值4真值所在的区间
杆秤0.05kg1.12kg,
电子秤5g1123.4g
金店的天平0.05g1123.45g
计量院天平0.005g1123.456g
上表标的1、2、3、4是项目,也是我们求知真值的顺序。我们要知道银锭的实际重量(真值),于是用衡器去测量。我们选定一种仪器,就必然知道该仪器的误差范围。用之前就知道误差范围这一点,是有法律规定的,计量法规定,测量仪器经计量检定合格才能用。秤测量1kg上下的重物的误差范围,在制造秤与检定秤的时候,由标准的量值(即一般量的真值)确定,而与特定被测物的准确的真值是没有关系的。选用测量仪器的第一步,自动包含了知道误差范围的第二步。第三步是测量操作,得到测得值,由此也就知道了真值所在的那个区间(第四步)。于是,我们知道了能满足我们要求的关于真值的信息(真值大小的范围)。
寻求真值,得到符合要求(准确度程度的要求)的测得值,这就是测量的目的和结果。
有意思的是不确定度论回避真值概念,绕了20年,VIM2008版还是回到“包含真值的区间”,那还不是早已有之的测得值与误差范围包含着真值的概念。当然,由于不确定度论否定真值的出发点错了,只讲究分散性不顾偏离性的方向错了,重评估而轻实测的方法错了,不分常量测量还是变量测量,一律除以根号N,公式错了……,它是不可能得到正确的包含真值的区间的。(不确定度自己宣称它与真值无关)。说无关,还得说,因为脱离真值(客观值),什么也说不清。
《测量不确定度》前言写到:“对于测量结果的准确性,过去长期以来系用测量值相对于被测量的误差来表示,但由于被测量的真值是一个未知量,因此使过去的表示法产生了定量的困难。”这段话,分量是很重的,倘如此,误差论就失去了根基。其实,这话不是该书的见解,而是不确定度论攻击误差论的老生常谈,GUM几处表达过这个意思。
其实,这是个佯谬。佯谬的意思是说:所指的错误,实质是对的。这个佯谬对测量学来说,是很重要的,且有其世界性与历史性,以下称其为“测量佯谬”。
表1清楚表明,我们一经选定测量仪器,便知道了用该仪器测量的误差范围,用不着按定义去求误差,就是不经测得值减真值的操作,就知道了误差范围。所以,“不知真值不能算误差”这个判断是错误的。
我们的社会是个有组织、有分工的的整体,对测量者来说,早有发明者发明了测量仪器,有设计制造者准备好了标有误差范围的仪器,有计量机构检验认定了仪器性能的合格性。用户根据需要,选择误差范围满足要求的测量仪器就可进行测量了,是不必搞什么评定的。测量者必须正确使用仪器,应该知道测量仪器的误差范围,但没有必要,也不可能去敲定测量仪器误差。
测量仪器的误差范围是测量仪器的基本性能指标,由设计与制造来决定,而由计量部门认可。
无论制造、检验或计量,都是用一般量来进行。应用测量的对象是特定量。特定量可能有千万种,但都是可以用一般量来代换的。举例说,一千克的大米、一千克的石头、一千克的黄金。在重量这个量上,都是互相等效的,且它们的重量与一千克砝码的重量是等效的。测量计量广泛应用这个等量代换原理。用一千克砝码校准的秤,测量任何种种类一千克的物品,误差范围都是一样的。因此,测量仪器以一般量的标准量确定误差范围,这对任何特定量都有效,因此人们不必先知被测量的真值而后求误差,而是选定测量仪器,就知到了误差范围。
测量佯谬,破解了。所谓的误差论的困难,根本就不存在。