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計(jì)量論壇

標(biāo)題: 既不是悖論也不是缺陷——童玲誤差理論評(píng)價(jià)置疑 [打印本頁(yè)]

作者: 史錦順 時(shí)間: 2015-9-24 18:51
標(biāo)題: 既不是悖論也不是缺陷——童玲誤差理論評(píng)價(jià)置疑
本帖最后由史錦順于 2015-9-24 18:56 編輯

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                     既不是悖論也不是缺陷
                                 ——童玲誤差理論評(píng)價(jià)置疑

                                                                                                      史錦順
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（一）講課中，童玲對(duì)誤差理論的評(píng)價(jià)
   本欄目有電子科技大學(xué)童玲教授的《電子測(cè)量原理》課的《誤差理論與數(shù)據(jù)處理》部分的錄像。
   在模塊二第一講中，約從22分36秒起，童玲教授講（大意）：
   誤差公式是“絕對(duì)誤差ΔX等于測(cè)得值減真值”。
   誤差理論就是要把誤差找出來(lái)。用這個(gè)公式，能把ΔX找出來(lái)嗎？不能，因?yàn)椴恢勒嬷怠＿@是誤差理論的重要缺陷。它形成一個(gè)有悖論的方程，一個(gè)方程兩個(gè)未知數(shù)，怎么解？
   要知道誤差，就得知道真值，而真值不知道。求誤差要測(cè)量，知道真值才能算誤差，如果知道真值也就不必測(cè)量了，這是個(gè)悖論。
   在誤差理論中，這是個(gè)非常嚴(yán)重的缺陷。誰(shuí)也解決不了。

   在模塊二第三講中，約從24分20秒起，童玲教授講（大意）：
   誤差理論在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)統(tǒng)治測(cè)量領(lǐng)域。1989年以后，國(guó)際計(jì)量委員會(huì)給出新標(biāo)準(zhǔn)，要求用測(cè)量不確定度來(lái)處理數(shù)據(jù)。因?yàn)樵谡`差理論中有一些我們解決不了的問(wèn)題，比如誤差悖論關(guān)系，一個(gè)方程兩個(gè)未知數(shù)。所以要用不確定來(lái)描述。
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（二）誤差的定義，既不是悖論，也不是缺陷
   童玲教授對(duì)誤差理論的評(píng)價(jià)，是不符合事實(shí)的，是沒(méi)有道理的，是錯(cuò)誤的。
   人生活在人類社會(huì)中，而不是生活在與社會(huì)隔絕的孤島上。
   社會(huì)中的人，所進(jìn)行的測(cè)量活動(dòng)，都不是孤立的。要測(cè)量，必須用測(cè)量?jī)x器（其中簡(jiǎn)單的稱量具），而測(cè)量?jī)x器是人類社會(huì)的產(chǎn)物，是由工廠生產(chǎn)的，又是經(jīng)過(guò)計(jì)量部門(mén)檢驗(yàn)公證過(guò)的。
   人類的測(cè)量活動(dòng)，有鮮明的社會(huì)背景，又有明確的分工。測(cè)量?jī)x器的研究制造、計(jì)量檢驗(yàn)、應(yīng)用測(cè)量，這是三大塊，三種場(chǎng)合。研制場(chǎng)合給出測(cè)量?jī)x器的測(cè)得值函數(shù)，簡(jiǎn)化為誤差范圍指標(biāo)；計(jì)量檢驗(yàn)部門(mén)公證誤差范圍的實(shí)際值符合其指標(biāo)值。應(yīng)用測(cè)量是用測(cè)量?jī)x器去測(cè)知被測(cè)量的量值。
   測(cè)量前，要根據(jù)測(cè)量任務(wù)的要求選用儀器。測(cè)量?jī)x器的誤差范圍指標(biāo)值，必須能滿足任務(wù)要求。因此，人們?cè)跍y(cè)量得到測(cè)得值的同時(shí)，是知道測(cè)量?jī)x器的誤差范圍的。在滿足儀器使用條件、正確操作的通常情況下，測(cè)量的誤差范圍不大于測(cè)量?jī)x器的誤差范圍指標(biāo)值。因此，人們就用測(cè)得值加減儀器誤差范圍指標(biāo)值，來(lái)表達(dá)測(cè)量結(jié)果。測(cè)量結(jié)果中包含被測(cè)量的真值。只要測(cè)量?jī)x器的誤差范圍滿足要求，測(cè)量者就得到了關(guān)于被測(cè)量量值的應(yīng)知的信息，達(dá)到了測(cè)量的目的。
   誤差理論中誤差定義為測(cè)得值減真值。這個(gè)公式，在不同的場(chǎng)合應(yīng)用，有不同的背景條件。研制測(cè)量?jī)x器，必須有計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，否則就沒(méi)法定標(biāo)。在計(jì)量場(chǎng)合，則一定有計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。因此無(wú)論研制中的確定儀器的誤差范圍，還是計(jì)量中的公證檢驗(yàn)誤差范圍，都是有計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的誤差范圍，必定遠(yuǎn)小于測(cè)量?jī)x器的誤差范圍。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)稱值，對(duì)被檢測(cè)量?jī)x器來(lái)說(shuō)，是相對(duì)真值，可以看作是真值（相對(duì)真值與真值的差異，即計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的誤差范圍，可以忽略）。這樣，在要求計(jì)算誤差的研制與計(jì)量場(chǎng)合，因?yàn)橛杏?jì)量標(biāo)準(zhǔn)，真值是知道的。有測(cè)得值有真值，當(dāng)然可以計(jì)算誤差ΔX（VIM3說(shuō)在計(jì)量校準(zhǔn)中誤差已知）。這里不存在任何缺陷。也沒(méi)有悖論。
   誤差（元）定義為測(cè)得值減真值，參考值是真值，這是必須的、嚴(yán)格的、科學(xué)的。任何同種類的量值，相同的真值都是同一的。真值對(duì)一般量與特定量的同一性與貫通性，是計(jì)量工作有效性的基礎(chǔ)。用真值當(dāng)參考值，研制與計(jì)量中求得的誤差，才能在各種測(cè)量場(chǎng)合應(yīng)用，才能說(shuō)明計(jì)量時(shí)求得的誤差，就是測(cè)量時(shí)存在的誤差。否則，不用真值當(dāng)參考值，那計(jì)量的誤差，在意義上就不一定是測(cè)量時(shí)的誤差。誤差失去計(jì)量與測(cè)量的貫通性，就沒(méi)有實(shí)用意義。
   計(jì)量是測(cè)量中準(zhǔn)確性的保證。測(cè)量中的被測(cè)量的真值同計(jì)量中的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的真值，是同一的。誤差用真值定義，才能實(shí)現(xiàn)計(jì)量的保障作用。
   計(jì)量的業(yè)務(wù)工作，就是求誤差。因?yàn)檎`差的上限性，實(shí)際是求誤差元絕對(duì)值的最大可能值，就是求誤差范圍。計(jì)量場(chǎng)合，已知真值（計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)稱值代），測(cè)得值可以測(cè)出。誤差公式中只有一個(gè)未知量ΔX，因此，誤差可求。不存在誤差公式的悖論。
   測(cè)量的任務(wù)是利用夠格的測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量，取得測(cè)得值。選用測(cè)量?jī)x器時(shí)，誤差范圍已知。測(cè)量中不用測(cè)得值減真值的誤差公式。也就談不上什么誤差公式的悖論。
   由上，所謂“誤差公式的悖論”是不存在的。說(shuō)誤差理論有重要缺陷，甚至說(shuō)誤差理論有嚴(yán)重的缺陷，都是不符合事實(shí)的，沒(méi)道理的，是錯(cuò)誤的。
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（三）錯(cuò)誤評(píng)價(jià)的背景
      誤差理論本無(wú)錯(cuò)，它的幾百年的應(yīng)用是成功的。在近代科技、工業(yè)的發(fā)展中，誤差理論功不可沒(méi)。說(shuō)誤差理論有嚴(yán)重的缺陷，是悖論，這是誤解、歪曲與誣陷。這是歷史性的誤會(huì)，是世界性的冤案。科學(xué)不允許假話，必須辨明是非，必須正本清源。
      錯(cuò)誤評(píng)價(jià)產(chǎn)生的原因與背景，分析如下。

   1 對(duì)誤差理論的錯(cuò)誤評(píng)價(jià)，不是童玲教授的個(gè)人認(rèn)識(shí)問(wèn)題，而是來(lái)自GUM的誤導(dǎo)與說(shuō)教。本文討論的重點(diǎn)是社會(huì)性問(wèn)題。對(duì)誤差理論的錯(cuò)誤評(píng)價(jià)，有其深刻的社會(huì)背景。這個(gè)背景就是不確定度理論為給自己的登臺(tái)找借口而無(wú)端地攻擊誤差理論。由于國(guó)際性學(xué)術(shù)組織、國(guó)內(nèi)計(jì)量界的推行不確定度的目的導(dǎo)向，一味盲目推廣，缺乏認(rèn)真鑒別，甚至編造理由。所謂的誤差理論的缺陷，就是在這個(gè)背景下發(fā)展起來(lái)的，是“測(cè)量佯謬”。
   2 以GUM為代表的不確定度論主張，聽(tīng)不得不同意見(jiàn)。不確定度論自身的諸多弊病：測(cè)量者通常難以得知的被測(cè)量分布；掩耳盜鈴的不相關(guān)假設(shè)；手段與對(duì)象的混淆；常量測(cè)量與變量測(cè)量的混沌……，這些都是不確定度論的致命傷。自身不檢點(diǎn)，而去編造對(duì)方的缺陷，學(xué)風(fēng)不正。
   3 GUM強(qiáng)調(diào)測(cè)量不確定度的測(cè)量二字，實(shí)際是忽略計(jì)量的作用。把本來(lái)是計(jì)量工作的“求誤差”放在測(cè)量活動(dòng)中，當(dāng)然就無(wú)法處理了。儀器研制、計(jì)量檢驗(yàn)、應(yīng)用測(cè)量，三大板塊共同構(gòu)成測(cè)量計(jì)量的整體。離開(kāi)計(jì)量，必定無(wú)法處理測(cè)量問(wèn)題。
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（四）誤差定義的錯(cuò)誤更改
   誤差（元）等于測(cè)得值減真值，是正確的、嚴(yán)格的定義。VIM3把誤差定義更改為測(cè)得值減參考值，是錯(cuò)誤的。
   1 真值有唯一性，而參考值多種多樣，如此改定義，誤差的大小就沒(méi)準(zhǔn)譜了。
   2 測(cè)量者要知道的誤差，是測(cè)得值與被測(cè)量真值的差距。新定義失去了誤差應(yīng)有的含義。 “與參考值的差距”不是測(cè)量者關(guān)心的對(duì)象。
   3 不用真值為參考，計(jì)量與測(cè)量就沒(méi)有貫通性。計(jì)量無(wú)效，測(cè)量就失準(zhǔn)。
   4 測(cè)量計(jì)量中利用多種代換關(guān)系。如相對(duì)真值對(duì)真值的代換，一般量對(duì)特定量的代換，標(biāo)準(zhǔn)的真值對(duì)被測(cè)量真值的代換，平均值對(duì)數(shù)學(xué)期望值的代換，等等。利用原來(lái)的以真值為參考值的定義，可以推導(dǎo)給出各種理論關(guān)系公式，如測(cè)得值區(qū)間公式、被測(cè)量量值區(qū)間公式、計(jì)量誤差公式等等，這些對(duì)實(shí)際工作是十分重要的。如今把誤差的定義改為測(cè)得值減參考值，就失去了客觀標(biāo)準(zhǔn)，失去了唯一性，那些關(guān)系式也就沒(méi)法推導(dǎo)了。因此，VIM3的新定義，是對(duì)誤差理論的一次根本性的破壞。
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作者: njlyx 時(shí)間: 2015-9-24 19:39
本帖最后由 njlyx 于 2015-9-24 20:11 編輯

贊同： 1. 傳統(tǒng)誤差理論不存在童教授所說(shuō)的“悖論”；
2. 誤差定義的最新“改善”（“參考”替“真”）改的不善。

但以為： “不確定度”概念提出之前(以及之后的相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間,包括當(dāng)前還在流行的一些“誤差理論”著述)，“誤差理論”的有關(guān)表述是有“缺陷”的——常用“誤差”一詞指代“可能的誤差范圍（寬度）或極限誤差”，極易引起“概念”上的混亂！童教授所說(shuō)的“悖論”正是從如此表述的字面所得。...... 在測(cè)量剛完成、報(bào)告測(cè)量結(jié)果之時(shí)，“測(cè)量誤差”及“真值”的確都是未知的(或謂“不確定的”）！但正如史先生所言，一個(gè)有效的“測(cè)量”，其“測(cè)量誤差”的“可能范圍（寬度）”是受到系統(tǒng)性的控制的, 在測(cè)量完成之時(shí)應(yīng)該是已經(jīng)獲得了這個(gè)“可能范圍（寬度）”——傳統(tǒng)誤差理論的大部分“技術(shù)”工作正是論述如何獲得這個(gè)“可能范圍（寬度）”！....有了【“測(cè)量誤差”的“可能范圍（寬度）”】及“測(cè)得值”，就可得到【“真值”的“可能范圍”】。

將“傳統(tǒng)”表述中實(shí)意為“可能的誤差范圍（寬度）”的“誤差”一詞替換為“不確定度”，“悖論”的字面依據(jù)便不存在了。{“不確定度”應(yīng)用的另一個(gè)"進(jìn)步"意義就是明確了一個(gè)非100%的“包含概率”。原來(lái)實(shí)意為“可能的誤差范圍（寬度）”之“誤差”的“包含概率”是不明說(shuō)的——讓人隱約感覺(jué)是那個(gè)本不應(yīng)該的100%？}

作者: 285166790 時(shí)間: 2015-9-25 16:53
任何理論都在發(fā)展之中，不存在哪個(gè)理論完美無(wú)缺，就不用再研究發(fā)展了。好比牛頓已經(jīng)發(fā)明了經(jīng)典的物理學(xué)，愛(ài)嬰斯坦雖然又發(fā)展出了相對(duì)論，但是牛頓的經(jīng)典物理學(xué)依然在廣泛使用著，并沒(méi)有因此就作廢了。任何理論都有不完善的地方，但不一定影響使用。誤差理論應(yīng)該說(shuō)至今還是在各個(gè)領(lǐng)域廣泛使用著，我們天天開(kāi)的檢定證書(shū)，數(shù)據(jù)處理中都是誤差理論。無(wú)論在怎么發(fā)展，經(jīng)典誤差理論在大多數(shù)場(chǎng)合還是在正常使用的。理論的日常應(yīng)用和發(fā)展很多時(shí)候并不是矛盾的關(guān)系。

作者: 規(guī)矩灣錦苑 時(shí)間: 2015-9-26 11:43
　　誤差公式是“絕對(duì)誤差ΔX等于測(cè)得值減真值”，這是科學(xué)理論，科學(xué)理論是指導(dǎo)實(shí)踐的，但并不一定在實(shí)踐中均能實(shí)現(xiàn)。從初中開(kāi)始學(xué)“幾何學(xué)”，理論告訴我們幾何學(xué)的基礎(chǔ)是“直線沒(méi)有粗細(xì)，平面沒(méi)有厚薄”，請(qǐng)問(wèn)實(shí)踐中可以找到?jīng)]有粗細(xì)的直線和沒(méi)有厚薄的平面嗎？人們只能找到相對(duì)的無(wú)限趨近于沒(méi)粗細(xì)、沒(méi)厚薄的直線和平面，只要粗細(xì)相對(duì)于長(zhǎng)度，厚薄相對(duì)于平面大小可以忽略不計(jì)，就可以“被視為”或“約定為”無(wú)粗細(xì)，無(wú)厚薄。
　　誤差的定義公式正是如此。“絕對(duì)誤差ΔX等于測(cè)得值減真值”，這個(gè)定義仍然是正確的，科學(xué)的，這個(gè)定義是計(jì)量學(xué)理論科學(xué)中的誤差定義。“絕對(duì)誤差ΔX等于測(cè)得值減參考值”，這個(gè)定義也是正確的，科學(xué)的，這個(gè)定義是計(jì)量學(xué)應(yīng)用科學(xué)中的誤差定義。正如幾何學(xué)的直線和平面在實(shí)踐中不能實(shí)現(xiàn)，而約定用粗細(xì)厚薄可忽略的直線和平面代替理論直線、理論平面一樣，理論的真值在實(shí)踐中也不能獲得，只能用與測(cè)得值相比更接近于理論真值的另一個(gè)測(cè)得值代替理論真值，這個(gè)測(cè)得值就稱為“約定真值”或“參考值”，因此實(shí)踐中的誤差定義為“測(cè)得值減參考值”。
　　根據(jù)以上所說(shuō)，我認(rèn)為：
　　１．傳統(tǒng)誤差理論不存在童教授所說(shuō)的“悖論”，“誤差等于測(cè)得值減去真值”完全正確，無(wú)容置疑；
　　２．誤差定義的最新“改善”（“參考”替“真”）改的也完全正確，也完全科學(xué)。如果將這個(gè)改善的定義作為“誤差等于測(cè)得值減去真值”的一個(gè)“注”，說(shuō)明理論與實(shí)踐的差異更為理想。也可將“誤差等于測(cè)得值減去參考值”就作為“誤差”的定義，而將“測(cè)得值減去真值”另外定義一個(gè)術(shù)語(yǔ)“真誤差”，以示“真誤差”是理論科學(xué)的術(shù)語(yǔ)，并以“注”的形式說(shuō)明當(dāng)“誤差”定義中的“參考值”無(wú)限趨近于“被測(cè)量真值”，兩者完全相等時(shí)，應(yīng)用科學(xué)中的“誤差”就是理論科學(xué)中的“真誤差”。

作者: 規(guī)矩灣錦苑 時(shí)間: 2015-9-26 13:53
本帖最后由規(guī)矩灣錦苑于 2015-9-26 14:00 編輯

　　用測(cè)得值與誤差范圍（半寬）確定的“真值存在區(qū)間”和
用真值最佳估計(jì)值與測(cè)量不確定度確定的“真值可能存在區(qū)間”
　　用測(cè)得值與誤差范圍（半寬）確定的“真值存在區(qū)間”，是依據(jù)“誤差”定義確定的被測(cè)量真值存在區(qū)間。計(jì)量學(xué)理論科學(xué)定義的誤差是“測(cè)得值減去被測(cè)量真值”，很容易得出“被測(cè)量真值＝測(cè)得值－誤差”。因?yàn)檎`差是客觀存在且隨測(cè)量方法諸要素的變化而變化，真值也就無(wú)法通過(guò)測(cè)量獲得。但如果我們知道誤差的最大絕對(duì)值，也就可以得知真值會(huì)在由測(cè)得值為中心，這個(gè)誤差的最大絕對(duì)值為半寬的區(qū)間內(nèi)。此時(shí)誤差最大絕對(duì)值也就是誤差范圍的半寬，因此，我們完全可以根據(jù)誤差的定義說(shuō)：“被測(cè)量真值肯定在由測(cè)得值為中心，這個(gè)誤差范圍半寬為半寬的區(qū)間內(nèi)。”這個(gè)區(qū)間是“確定的”，無(wú)容置疑的。
　　用真值最佳估計(jì)值與測(cè)量不確定度確定的“真值存在區(qū)間”，因?yàn)樽罴压烙?jì)值是相對(duì)的，不確定度是憑信息估計(jì)的，這個(gè)“真值存在區(qū)間”也就是“估計(jì)出來(lái)的”，而不能“肯定”，不能“確定”的。
　　前者用測(cè)得值為中心確定區(qū)間的位置，用誤差范圍（半寬）確定區(qū)間的大小，后者用真值最佳估計(jì)值為中心確定區(qū)間的位置，用估計(jì)出來(lái)的不確定度為半寬估計(jì)的區(qū)間的大小。前者的中心位置是本測(cè)量過(guò)程（下游測(cè)量過(guò)程）的測(cè)得值，后者的中心位置是準(zhǔn)確性高于本測(cè)量過(guò)程（上游測(cè)量過(guò)程）的測(cè)得值。同一個(gè)真值存在的區(qū)間，卻是完全不同的兩個(gè)區(qū)間，它們的位置不同，寬度也不同。而有人所說(shuō)的以本測(cè)量過(guò)程測(cè)得值為中心，以不確定度為半寬的區(qū)間又是什么東東的區(qū)間呢？是個(gè)風(fēng)馬牛不相及兩個(gè)東西組合的區(qū)間，什么區(qū)間都不是！JJF1059.1的4.5.2條所說(shuō)的區(qū)間[y-U，y+U]應(yīng)理解為后者，其中的y不應(yīng)該理解成本測(cè)量過(guò)程給出的測(cè)得值，而應(yīng)該理解成上游測(cè)量過(guò)程的測(cè)得值，理解成相對(duì)于本測(cè)量過(guò)程的測(cè)得值而言是被測(cè)量真值的最佳估計(jì)值。

作者: yangzhaosheng 時(shí)間: 2015-9-28 17:55

規(guī)矩灣錦苑發(fā)表于 2015-9-26 13:53
　　用測(cè)得值與誤差范圍（半寬）確定的“真值存在區(qū)間”和
用真值最佳估計(jì)值與測(cè)量不確定度確定 ...

看來(lái)論壇里真正的明白人不多，版主說(shuō)的非常對(duì)，概念公式與實(shí)際應(yīng)用本來(lái)就是相輔相成，不存在悖論問(wèn)題。

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