計(jì)量論壇

                  真值的現(xiàn)實(shí)性和可知性-評VIM第3版(4)

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                                                                                                      史錦順

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當(dāng)前，國際計(jì)量界有兩大學(xué)派。

一派是誤差理論派，認(rèn)為量的真值是客觀存在，真值是可知的。誤差理論是該派的基本理論。誤差理論已有三百年歷史。

另一派是不確定度論派，其代表是GUM與VIM。基本觀點(diǎn)是真值不可知，因而誤差不可求，要用不確定度來表達(dá)測量結(jié)果。不確定度理論由美國NIST提出，1993年國際計(jì)量委員會通過。隨后由八個(gè)國際學(xué)術(shù)組織聯(lián)合推薦，如今是國際計(jì)量界的當(dāng)家理論。

真值概念是測量計(jì)量領(lǐng)域兩大學(xué)派根本分歧點(diǎn)，是誤差理論與不確定度論的分水嶺。筆者是誤差理論派，強(qiáng)烈反對不確定度論，認(rèn)為不確定度論是錯(cuò)誤的。多輪系列評論的目的是為誤差理論辯護(hù)，并尖銳地揭露不確定度論的弊病。本輪評論，從正面再論幾次真值概念，既是對誤差理論的宣傳，也是對不確定度論的“真值不可知論”的間接批評。

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（一）真值的現(xiàn)實(shí)性

量是空間、時(shí)間、物質(zhì)、物體、現(xiàn)象的可定性區(qū)別和定量確定的屬性。

真值是基礎(chǔ)測量（常量測量）的概念。真值就是被測量的實(shí)際值、客觀值、準(zhǔn)確值。

客觀存在的量是真值；人對量的認(rèn)識是測得值。

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人通過認(rèn)識事物的作用來認(rèn)識事物的性質(zhì)，感知事物的存在，認(rèn)識事物本身。

量值是事物的屬性，量值是客觀存在。量值是真實(shí)的，真值是現(xiàn)實(shí)的。

人們認(rèn)識量的方式是比較。比較的一個(gè)重要方法是平衡。平衡態(tài)是真值的作用。稱重，靠杠桿原理的平衡。平衡是真實(shí)的物理狀態(tài)，表明的是被比較二量真值的相等。

溫度100℃，水沸騰。在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，水沸騰了，水溫必是100℃。水沸騰是真實(shí)的物理現(xiàn)象，100℃是水的真實(shí)的溫度。100℃是水沸騰溫度的真值。

量值是變化的。變化前后量值不同。變化是真變化，說明變化前后的量值是真量值。

真值的作用，真值的變化，表明真值的客觀存在。真值存在著，真值作用著，真值變化著，這就是真值的現(xiàn)實(shí)性。

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（二）真值的可知性

人們測量的目的是求得真值。由于測量儀器不可避免地存在誤差，測量者得到的是接近真值的測得值。測得值與真值的差距是誤差。測得值減真值是誤差元，誤差元的絕對值的最大值是誤差范圍。

測量得到測得值，又知道了誤差范圍，便知道被測量的真值存在的范圍。

測量結(jié)果是：

                  L= M±R                                                                    （1）

L是被測量，M是測得值，R是誤差范圍。

表達(dá)式（1）是測量計(jì)量領(lǐng)域最基本的公式。其意義可解讀如下：

1  L是被測量的真值Z，真值在以測得值M為中心的以誤差范圍R為半寬的對稱區(qū)間內(nèi)。

2  L是個(gè)真值群。測得值M加減誤差范圍，表征一個(gè)量值群，即真值群。

3  客觀存在的是真值Z，測量得到的是測得值M，誤差范圍是二者之間的差距。在已知真值和測得值的條件下，可以確定誤差范圍。

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（接下頁）

    式（1）表達(dá)的是一個(gè)區(qū)間。令誤差范圍R逐漸減小，M便逐漸接近真值。只要R足夠小，測得值M與真值的差距也就足夠小。誤差范圍就是準(zhǔn)確度，得到誤差范圍滿足要求、也就是準(zhǔn)確度夠格的測得值，也就達(dá)到了測量的目的。

人們測量的目的是要得到真值。其實(shí)，對實(shí)踐來說，只要誤差范圍足夠小，就可以了。得到測得值，誤差滿足要求，就達(dá)到了測量目的。VIM把誤差理論中的的測量目的概括為：“得到盡可能接近真值的測得值”，這個(gè)概括是正確的。老史把測量的目的表述為：“得到準(zhǔn)確度夠格的測得值”，意思相近，多一層分檔次、以需要為根據(jù)的韻味。準(zhǔn)確度夠格就是誤差范圍要小到滿足要求。這一點(diǎn)靠選用測量儀器、正確操作來實(shí)現(xiàn)。要求很高的場合，一時(shí)又受已有測量儀器水平的限制，那就要研究并采用減小誤差的測量方案。

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真值是可知的。測量單個(gè)的物理量，誤差范圍的縮小，沒有不可逾越的門檻。量子物理的“不確定性原理”的界定是：當(dāng)同時(shí)測量有復(fù)共軛關(guān)系的兩個(gè)量時(shí)，限制測量精度；與此相反，“不確定性原理”不限制單個(gè)物理量測量的準(zhǔn)確度。測量計(jì)量領(lǐng)域的測量，都是單一量值的測量，不存在限制測量準(zhǔn)確度的門檻。

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一些人沒學(xué)過量子力學(xué)，卻道聽途說編瞎話。VIM第1版（1984）說“量子效應(yīng)排除唯一真值的存在”（7.18條之注），這是錯(cuò)誤的說法，本人在北大物理系讀過量子力學(xué)，沒有這條量子效應(yīng)。這是對海森堡提出的“不確定性原理”（舊譯測不準(zhǔn)關(guān)系）的誤解。“不確定性原理”指：兩個(gè)有復(fù)共軛關(guān)系的量，如能量與時(shí)間、位移與動量、角位移與角動量（學(xué)術(shù)界只找到這三對），這些成對量中，二量各自的波動量的乘積，不能小于h/4π，h為普朗克常量。也就是說，當(dāng)同時(shí)測量有復(fù)共軛關(guān)系的二量時(shí)，測量不精密度不能小于h/4π。注意，有門限的是“同時(shí)”測量兩個(gè)有特定關(guān)系的量。單獨(dú)測量一個(gè)量，沒有這個(gè)限制。測量計(jì)量都是單一量值測量，不存在準(zhǔn)確度限制。VIM大概知道第1版講法不符合量子理論，第2版和第3版的三個(gè)版本都不再說“量子效應(yīng)排除唯一真值的存在”這句話，而改說“真值不可知”。第3版又說在物理常數(shù)的特殊情況下真值可知。但沒有改變真值不可知的根本立場。

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