不確定度論是《術(shù)語(yǔ)及定義》的主導(dǎo)思想,也是同80年代前此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的根本不同點(diǎn)。本人反對(duì)不確定度論,認(rèn)為它概念含糊,邏輯混亂,公式錯(cuò)誤,表達(dá)混沌。以下對(duì)不確定度的批評(píng),自知難以被接受,寫(xiě)在這里供研究討論,或算是立此存照吧。 請(qǐng)注意,VIM2008版對(duì)2004版的改進(jìn):1 把經(jīng)典測(cè)量學(xué)的一系列概念由附錄移到正文;2 承認(rèn)在某些條件下,例如對(duì)物理常數(shù),真值存在;3 承認(rèn)在某些條件下誤差可知。 說(shuō)明:不確定度概念在基本物理常數(shù)測(cè)量中可用。對(duì)宇宙最穩(wěn)定的量用世界最準(zhǔn)確的儀器測(cè)量,此時(shí),分不清測(cè)量?jī)x器誤差和量本身的變化,也沒(méi)有必要去分。對(duì)測(cè)量計(jì)量的絕大多數(shù)場(chǎng)合,不確定度概念不能用或不好用。
1基本定義多變,由明確變?yōu)楹?/font>
在不確定度論的發(fā)展史上,各次對(duì)“不確定度”的定義有兩類(lèi):
A. 由測(cè)量結(jié)果給出的被測(cè)量的估計(jì)值中可能誤差的量度(見(jiàn)導(dǎo)則) B. 表征被測(cè)量的真值所處的量值范圍的評(píng)定。(VIM,1984,3.09條。)C. VIM第二版(1993)3.9項(xiàng) 與測(cè)量結(jié)果相關(guān)的參數(shù),表示合理賦予的被測(cè)量之值的分散性。 D. VIM第三版(2004),定義C加基于所應(yīng)用的信息。 E. VIM2008版,定義D再加非負(fù)參數(shù)。定義A 、B屬一類(lèi)。定義A講誤差范圍,定義B講真值所處的量值范圍,是非常準(zhǔn)確的定義,道出了測(cè)量計(jì)量的本質(zhì)。后來(lái)變成了定義C、D、E,核心詞是分散性,顯然與前兩種定義本質(zhì)不同。主定義為分散性,輕說(shuō)是含混,實(shí)質(zhì)是不對(duì)路,離題。測(cè)量計(jì)量必須講準(zhǔn)確,分散不分散,只是準(zhǔn)確性要求的一部分,準(zhǔn)確性要求的最主要部分是符合性或稱偏離性。這是不確定度論否定真值概念的必然結(jié)果。許多人善意地認(rèn)為誤差論與不確定度論各有領(lǐng)域,其實(shí)是不確定度一出,否定真值誤差準(zhǔn)確度這些基本概念。你想共處,人家不容呀。
2基本公式錯(cuò)誤
不確定度的計(jì)算用平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差,而不用單個(gè)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差,是基本概念的錯(cuò)誤。既然不確定度的基本定義已說(shuō)明它是量值的變化所引起,量值變化是客觀存在,只能用單個(gè)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ,σ不能除以根號(hào)N。這是混淆基礎(chǔ)測(cè)量與統(tǒng)計(jì)測(cè)量的結(jié)果。
被測(cè)量變化遠(yuǎn)小于測(cè)量?jī)x器誤差的情況,是基礎(chǔ)測(cè)量(經(jīng)典測(cè)量)問(wèn)題,考察的是測(cè)量的誤差,即測(cè)得值與被測(cè)量實(shí)際值的差別;被測(cè)量的變化量遠(yuǎn)大于測(cè)量誤差的情況,是統(tǒng)計(jì)測(cè)量(變量測(cè)量)問(wèn)題,測(cè)得值就是實(shí)際值,測(cè)量誤差可略,考察的是被測(cè)量的變化情況。基礎(chǔ)測(cè)量(經(jīng)典測(cè)量)問(wèn)題的著眼點(diǎn)是認(rèn)識(shí)同實(shí)際的關(guān)系,對(duì)測(cè)得值求平均,以減小認(rèn)識(shí)的偏差(誤差),故表達(dá)時(shí)用平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差;統(tǒng)計(jì)測(cè)量的著眼點(diǎn)是量值的變化,表征時(shí)必須是單個(gè)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差(及其范圍)。上述關(guān)系,在不確定度論中混淆了。把分散性歸因于被測(cè)量,卻用平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差公式,這是不對(duì)的。應(yīng)知,取平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差這種操作,只能用于分散性是測(cè)量?jī)x器引起的這類(lèi)基礎(chǔ)測(cè)量上;既然認(rèn)為分散性歸因于被測(cè)量,已是統(tǒng)計(jì)問(wèn)題,再用平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差,則抹殺了量的變化,掩蓋了量值的分散性。還應(yīng)指出,不確定度的表達(dá)方法中,所謂A類(lèi)評(píng)定B類(lèi)評(píng)定,都使用貝塞爾公式。需知,貝塞爾公式成立是有前提的。有數(shù)學(xué)期望才有貝塞爾公式。發(fā)散型統(tǒng)計(jì)測(cè)量不能用貝塞爾公式。不承認(rèn)真值,不承認(rèn)數(shù)學(xué)期望,只著眼分散性的不確定度論,基本公式竟照搬前提不同的貝塞爾公式,是前提性錯(cuò)誤。不確定度論比阿侖方差理論退步多了。請(qǐng)注意阿侖方差是對(duì)單值講的。
3 否定真值
不確定度論的基礎(chǔ)思想是否定真值。真值是客觀存在,否定真值就是否定客觀,這就否定了認(rèn)識(shí)(測(cè)得值)的客觀標(biāo)準(zhǔn)。于是就否定了認(rèn)識(shí)與客觀存在的差別(誤差),也就否定了準(zhǔn)確度(誤差范圍)。測(cè)量學(xué)就是研究如何得到真值的學(xué)問(wèn),否定真值的可認(rèn)識(shí)性,也就否定了測(cè)量學(xué)自身。計(jì)量的物質(zhì)基礎(chǔ)是體現(xiàn)單位制的基準(zhǔn)和代表基準(zhǔn)工作的各等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。各種標(biāo)準(zhǔn)的量值,就是各種層次的相對(duì)真值;否定真值,也就否定了計(jì)量。
4 單講分散性
不確定度論的主要內(nèi)容是“分散性”。拋棄真值(實(shí)際值)、誤差(偏差)、準(zhǔn)確度(誤差或偏差的范圍)這些測(cè)量與計(jì)量的基本要素,單講分散性,這對(duì)測(cè)量與計(jì)量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。舉個(gè)形象的例子,一個(gè)射手的射擊,彈著點(diǎn)分散不好;但如果打了一百槍,都射在靶子的一個(gè)角上,“不分散性”是很好,但不符合射擊要求。只有彈著點(diǎn)集中于靶心,既集中又準(zhǔn),才是好成績(jī)。
5 抹煞系統(tǒng)誤差
不確定度論開(kāi)始就稱“系統(tǒng)誤差修正后,仍有不確定性”,這實(shí)際上是把已經(jīng)修正系統(tǒng)誤差當(dāng)作了討論測(cè)量問(wèn)題的前提,這是非常不妥當(dāng)?shù)摹2还苁菧y(cè)量還是計(jì)量,系統(tǒng)誤差在絕大多數(shù)情況下都是測(cè)量問(wèn)題的主要內(nèi)容,把重要的系統(tǒng)誤差輕輕抹煞,這等于偷換測(cè)量的概念。不確定度論應(yīng)聲明:不考慮系統(tǒng)誤差時(shí)才適用,于是一下把應(yīng)用場(chǎng)合縮小了百十倍。
系統(tǒng)誤差,在測(cè)量?jī)x器設(shè)計(jì)中是基本問(wèn)題。分析系統(tǒng)誤差、減小系統(tǒng)誤差是測(cè)量?jī)x器設(shè)計(jì)的基本任務(wù)。測(cè)量?jī)x器性能的提高主要是系統(tǒng)誤差的縮小。如此重要內(nèi)容,怎能漫不經(jīng)心地舍棄?抹煞系統(tǒng)誤差,對(duì)測(cè)量?jī)x器設(shè)計(jì)思想將造成極壞的影響。
6無(wú)法測(cè)定測(cè)量?jī)x器指標(biāo)
測(cè)量精度分析的一類(lèi)重要場(chǎng)合是分析測(cè)量?jī)x器的誤差范圍,確定測(cè)量?jī)x器的精度指標(biāo)。當(dāng)測(cè)量結(jié)果偏差范圍由測(cè)量?jī)x器誤差與被測(cè)量的變化來(lái)共同決定時(shí),既得不到測(cè)量?jī)x器的誤差,也得不到量值的變化特性,而必須用孤立法,分開(kāi)兩項(xiàng),才能區(qū)分各自的作用。要確定儀器的誤差,就必須用一量值標(biāo)準(zhǔn)(視為常量、相對(duì)真值),被測(cè)量?jī)x器測(cè),測(cè)得值與標(biāo)準(zhǔn)值之差,即儀器誤差。要知量的變化特性,這是統(tǒng)計(jì)測(cè)量,必須符合統(tǒng)計(jì)測(cè)量條件,選臺(tái)誤差范圍(可放寬到穩(wěn)定度)遠(yuǎn)小于量的變化范圍的測(cè)量?jī)x器來(lái)測(cè)量。像不確定度論那樣,不選儀器,拉過(guò)來(lái)就測(cè),測(cè)了評(píng),十各方面一起算,評(píng)不出測(cè)量?jī)x器指標(biāo)來(lái)。而根據(jù)不確定度的定義,測(cè)量不確定度已合理地歸因于被測(cè)量了,沒(méi)有測(cè)量?jī)x器表現(xiàn)的余地,還怎樣檢定測(cè)量?jī)x器?
我國(guó)自從推廣使用不確定度以來(lái),受到一部分人的抵制。或說(shuō),我國(guó)改革開(kāi)放,與國(guó)際接軌是大勢(shì)所趨,ISO等8大國(guó)際組織的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該照辦。改革開(kāi)放,與國(guó)際接軌,都是非常正確的。但無(wú)論何時(shí)何事,盲從是不行的。要有鑒別,要有明確的是非觀念。(請(qǐng)注意,VIM2008版已比2004版有重要改進(jìn)。)
我們?cè)倏纯磭?guó)外情況。在“不確定度”理論的提出國(guó)美國(guó),基本文件(NIST TN 1297)并沒(méi)要求“不確定度”用于生產(chǎn)。美國(guó)人對(duì)特殊問(wèn)題(極精密測(cè)量,例如物理常數(shù)測(cè)量、基準(zhǔn)測(cè)量)提出些看法,國(guó)際組織竟當(dāng)普遍規(guī)則推廣。美國(guó)以生產(chǎn)精密測(cè)量?jī)x器著稱的HP公司,直到當(dāng)前,儀器樣本還是用“準(zhǔn)確度”(accuracy ),而不用“不確定定” (uncertainty )。美國(guó)人的主張,在美國(guó)的生產(chǎn)領(lǐng)域不能貫徹,從一個(gè)角度說(shuō)明這套主張脫離實(shí)際。(全文完)
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