**准确性法则**-**测量计量学纲要(1)**
史锦顺
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法则是对客观规律的概括。法则是认识的指导，是行为的准则。
测量的历史，几乎同人类文明史一样久远。人类社会需求测量的共通性，于是便有了规范测量的计量。我国秦代已有统一计量的壮举。近代工业大发展，测量计量也相应大发展。近四百年来，陆续发展起来的经典测量学基本适应了这个时期的需求。经典理论的局限是限于常量测量。1966年出现的阿仑方差，部分地解决了变量测量的问题，但仅限于频率稳定度问题。1990年后国际计量委员会逐渐在世界上推行不确定度理论。这套理论，从指导思想到实际方法，问题很多，各方面意见很大。现状迫使我们更深入地考虑测量计量学的基本问题。本纲要揭示测量计量的基本法则。指出人们必须遵守客观规律，按客观法则去认识问题处理问题。一旦违背客观规律，再权威的国际组织也要犯错误。
真理明一分，迷雾少几层；法则懂几项，心明眼睛亮。
本纲要是笔者近期关于测量计量理论探索的综合。主要是从规律、法则、哲学、应用几个方面，试图说明：经典测量学的合理性与局限；阿仑方差的优点与问题，新概念测量计量学对以上二理论的继承和发展；严厉批评当今国际计量界推行的不确定度论——它违反规律，践踏法则，扰乱实践，无能无用，空添混乱，必须废弃。
**1准确性法则**
测量讲究准确，准确是测量的精髓；计量以标准的准确监督测量仪器的准确，准确是计量的命脉。
经典测量计量学的核心概念是真值的概念，基本理论是误差理论。误差是测得值同真值的差距,误差元构成误差范围。误差范围称准确度。
准确度是测量仪器的标志性指标，准确度更是计量标准的命根子。
准确性是测量计量的第一法则。经典测量学严守这个法则。
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**2真值的概念**
**2.1真值的真理**
测量的目的是确定真值。由于测量仪器的限制，得到的是测得值。测得值与真值之差是误差。人们用测得值与误差范围来表征真值。
依误差大小，可把量值分为测得值、相对真值、真值。
通常测量结果是测得值。各级计量标准的值是相对真值，人类认识到的最高的相对真值是约定真值。误差无限小、相对真值的极限是真值。
初看，真值和真理可相比拟；细想，真值是真理的一种形态，真理涵盖真值的道理。
真值就是客观值、实际值、准确值。
测量讲究准确，追求准确。真值就是准确值。准确分相对准确和绝对准确。相对准确值是有误差的值，是具体条件下对量的正确认识。绝对准确寓于相对准确之中，相对准确包含绝对准确的因素。随着误差逐渐减小，相对准确越来越接近绝对准确。误差无限小时，相对准确的极限是绝对准确。
**真值的表征值是相对准确的相对真值**。
**2.2真值的数学表达**
真值，可用数学的语言表达如下。
测量计量依准确度的高低而分等级，通常1级高而2级低，此处为叙述方便，倒过来，按楼层的排法，1层低而2层高，这类似医院等级的分法。日常用的测量仪器叫1层，高一档的叫2层,依此类推。
设被测量L的真值为Z,各层次的测得值为数列L(N),N从1到N。测量的误差范围(可用误差方程算出误差范围)为
δ=|L(N)-Z|,
任给正小量ε，提高测量准确度的层次，可使δ<ε，则Z是L(N)的极限。即真值是误差逐级减小时测得值数列的极限。
**2.3真值的伟大理论与不确定度的怪论**
从牛顿的运动第二定律公式、万有引力定律公式，到麦克斯韦电磁运动方程组的各公式，再到爱因斯坦质能公式，这些公式中的量，都是真值。物理公式就是关于真值的关系式。人们该想一想：不确定度论否定真值，不是在否定一切物理公式吗？
真值的概念同那些伟大公式一起光芒四射，普照人间。不确定度论否定真值，办不到。
不确定度论的立足点是否定真值，从而否定误差、否定准确度。这是很自然也是很明白的事，不否定真值，不确定度论就没有存在的理由。
否定真值有两个层次：一是否定真值的存在，一是否定真值的可知性。
VIM第一版写到“量子效应排除唯一真值的存在”，这是说真值不存在。在笔者“不确定度理论置疑”一文的网上讨论中，已找到何祚庥院士“测不准关系正释”一文，又找到哥伦比亚大百科全书中所载的不确定性原理的提出者海森堡的原话。上述两篇文章都说明量子理论的不确定性原理（我国旧译测不准关系），不限制单一量测量时的测量准确度，因此说“量子效应排除唯一真值的存在”，是对量子理论的误解，是错误的。
VIM以后各版及GUM不说真值不存在了，而说真值不可知。于是，真值不可知的论调成了不确定度论的主调。这种论调是错误的。
辩证唯物论认为：世上只有尚未认识的事物，没有不可知的事物。德国唯心主义哲学家说：“自在之物，不可知”。当代不确定度论认定“真值不可知”不过是康德唯心主义的翻版。不确定度论宣扬“真值不可知”，是世界观的根本谬误。我国计量规范，把“真值不可知”故意错译为“真值未知”，是掩盖矛盾。
科学家的探索、发现，人类一代接一代的不停的探索，认识一步接一步的提高，其根本点是世界是可知的。世界的可知性是客观真理，为人类的实践一步步证实。世界可知性是人类进步的一大基石。
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3误差的概念**
**3.1误差概念的三个层次**
**A误差的物理意义**。误差是测得值与被测量真值（准确值）之差。这对理解什么是误差很重要，但由于被测量的准确值在通常情况下是不知道的，故不能直接按定义确定误差，而要通过标准，间接而又符合定义地确定误差。
误差一语有双重含义，通常误差分析指误差元，测量仪器误差指误差范围。误差范围由误差元构成
**B误差实验值的测定。**方法之一是用高一等级的标准测量仪器测同一被测量，得到相对准确值，测得值与相对准确值之差为误差实验值。方法之二，依据等量代换原理，用被检仪器测量上一级标准器，测得值与标准器标称值之差是误差实验值。
**C误差计算。**按误差方程，从误差实验值计算误差。（见《新概念测量计量学》第三章。）
三百年来，是按A、B来理解并计算误差的，是基本正确的，但比较粗（略小。有了误差方程，计算就精确了。
**3.2误差工作的三种类型**
**A误差的分析、测量和确定**。这是测量仪器研制者、制造厂的事。创造或选取测量方案，选用合适的标准，制造相应的比较器，对其进行误差分析，逐项进行误差分析，测量误差，给出极限误差，顾及各种可能情况，给出误差范围即准确度指标。新产品要经过鉴定会评议，并应得到计量部门的批准。准确度要以产品规格的形式写入产品说明书，它是厂家向用户的保证书。
**B误差指标的检验**。测量仪器必须依计量法进行检定，一般以一年为周期。检定是对误差进行测定，但测量的不是误差范围，而是判别误差是否在误差范围指标内，因此不能以检定结果作为测量仪器的指标。检定由计量部门进行，开具检定证书，有法定的权利与义务。检定由国家授权。
**C误差指标的应用**。使用者根据需要按误差指标选用仪器。要正确使用仪器，注意可能引入的附加误差和环境影响。要按时送检。至于测量仪器的固有误差指标，由生产厂与计量部门负责，测量者不必一般也不可能敲定误差。
**3.3误差分析的三个步骤**
**A建立测量方程**（见《新概念测量计量学》第2章。）
要点：写出所选测量方案的物理公式；将物理公式中各量标记测得值（加脚标m）、标称值（加脚标o）,写出计值公式；联合计值公式与物理公式（相除或相减），即得测量方程，解得测得值函数。（以前直接用物理公式分析，误差值有正负号问题，而误差范围计算是相同的。）
**B误差分析**。对测得值函数进行微分或小量计算，得到偏差表达式。
**C误差合成。**逐项测量系统误差与随机误差，合成极限误差（各系统误差相加得系统误差范围，各随机误差均方合成为随机误差范围。系统误差范围加随机误差范围得综合误差范围）再顾及使用条件下的极端情况，给出总误差范围。总误差范围称准确度。
经典误差理论基本是正确的，应用是成功的。三百多年的近代科学技术发展，近代工业的成就，证明了这一点。但有两点不足。出发点的逻辑和归宿点的计算。本人的“新概念测量计量学”的第2章“测量方程的新概念”、第3章“误差方程的新概念”，弥补了这些。
不确定度论一出世，为占据测量计量领域，首先否定真值，随即对误差概念进行诬陷。说：误差等于测得值减真值，真值不可知，误差不可求。近二十年来，随着真值被贬，误差概念蒙冤多时了。这是一次历史性的误解，一场世界性的冤案，该给误差概念平反了。
不确定度论对误差理论的指摘，实际是个佯谬。原来任何可用的测量仪器都是经过制造时的定标和检验与计量部门的检定的，测量仪器的误差范围是已知的，使用者按需要的准确度选用测量仪器，本已知道误差范围，还用得着去进行“测得值减真值”的操作吗？一个小学生的幼稚问题，竟进了测量科学的殿堂！
笔者坚定地反对不确定度论，第一个理由就是不确定度论违背准确性法则。
我国时频界，顶着推行不确定度的压力，一直用准确度，并得到国家的批准，参见JJF1180-2007。佩服主起草人马凤鸣先生，谢谢批准这一法规的计量司领导。时频计量界举着准确度的旗帜，整个计量界都要举起准确度这面旗帜。
令人奇怪的是不久前的一件事。今年4月份，网上竟有一份公报，是美国NIST(相当国家计量院)宣布其最新原子频标的指标。
NIST-F2isacaesiumfountainatomicclock.TheclockwillreplaceNIST-F1,acaesiumfountainatomicclockusedsince1999.NIST-F1hasafractionalinaccuracyoflessthanδf/f<5×10−16,theplannedperformanceofNIST-F2isδf/f<1×10−16.（13April2011）
2011年4月13日消息：NIST-F2铯喷泉原子钟将代替从1999年开始应用的NIST-F1铯喷泉原子钟。NIST-F1的相对不准确度为δf/f<5×10^−16,而NIST-F2的设计指标是δf/f<1×10^−16。
请看，美国的最高标准，指标是inaccuracy（不准确度）。美国的NIST是不确定度论的提出者，宣传推广者，一再声称不许用不准确度。到了2011年4月，竟公然用不准确度（对应的褒义词是准确度）。看来，准确性这一法则可也厉害。测量计量，绕来绕去还得讲准确性，不讲说不清啊！
提出不确定度论的GUM,一再说明，不确定度与真值无关，不确定度与误差无关。但事实上，离开真值的概念，离开测得值与真值的差距误差，是谈不清测量计量问题的。弯子绕了20年，到2008年的VIM第三版，包含区间条款，又定义为包含真值的区间。不确定度论再绕舌头，真值的概念、准确性的概念终究是绕不开的。真值是客观存在，否定不了；准确性是测量计量的第一法则，违反不得。