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計(jì)量論壇

標(biāo)題: 由不確定度有沒有用想到的問題 [打印本頁]

作者: kumar_wxf 時(shí)間: 2015-1-30 16:59
標(biāo)題: 由不確定度有沒有用想到的問題
本帖最后由 kumar_wxf 于 2015-1-30 17:35 編輯

看到很多人在討論誤差和不確定度，我想起兩個(gè)問題，供大家討論
第一個(gè)問題：真值是可以確定還是不可確定的？
第二個(gè)問題：如果目前無法確定真值，是由于現(xiàn)有測量方法的缺陷還是真值本身的隨機(jī)性

大家覺得呢

作者: kumar_wxf 時(shí)間: 2015-1-30 17:36
本帖最后由 kumar_wxf 于 2015-1-30 18:16 編輯

我的想法是，對這兩個(gè)問題，令人難以抉擇：

如果回答這個(gè)真值是可知的，那么這個(gè)世界也是可知的了，這也是經(jīng)典理論的基礎(chǔ)，誤差方法就是經(jīng)典理論前提下的工具，在這里不確定度完全沒有必要，但是如果否定了這一條也就推到了整理經(jīng)典理論大廈的基礎(chǔ)，正如牛頓的力學(xué)理論，施加在球上的力可能大也可能小，存在一系列可能的值，經(jīng)典理論就變得無限復(fù)雜，而變得面目全非，無法使用

如果回答是由于觀測手段的限制而目前暫時(shí)不可知，那么這是在經(jīng)典理論基礎(chǔ)上一個(gè)討巧的回答，也是一個(gè)模棱兩可的回答，也就是說如果將來可能的話，觀測足夠全面，我們是能得到真值的，只是目前得不到。正是在這個(gè)回答范圍內(nèi)，也是不確定度和誤差爭論最激烈的，兩種方法各能解決一部分問題，但是都有其缺陷，正如科學(xué)界對世界本源的爭論，大家也看到了光子既能像實(shí)在的物體發(fā)生碰撞，也會(huì)根據(jù)波的規(guī)律發(fā)生雙縫衍射，這個(gè)世界的本質(zhì)到底是實(shí)實(shí)在在的物質(zhì)，還是虛無縹緲的波，仍然還有人在爭論，我沒有這么高的層次，也不敢說誰對誰錯(cuò)

第三個(gè)答案最聳人聽聞，可是這也是量子理論的基礎(chǔ)，也就是即使觀測足夠全面，真值仍然是存在隨機(jī)性的，我們的這個(gè)世界是不確定的，這也是不確定度最初的來源，量子理論現(xiàn)在確實(shí)解釋了很多其它理論無法解釋的問題，正是根據(jù)這個(gè)解釋，推出了科幻電影中的平行世界和多維空間的想象。但是還存在很多疑點(diǎn)無法證實(shí)

但現(xiàn)實(shí)正如大家所見，我們從小學(xué)習(xí)的牛頓力學(xué)仍然在發(fā)揮使用，碰撞的小球仍然會(huì)按照經(jīng)典理論移動(dòng)，以經(jīng)典理論為基礎(chǔ)的相對論也被證明人類最偉大的理論之一，薛定諤的波形方程已經(jīng)被證實(shí)，量子理論在科學(xué)界大展拳腳，似乎看起來相互矛盾的幾個(gè)理論中沒有哪一種理論是絕對正確的

作者: kumar_wxf 時(shí)間: 2015-1-30 18:11
本帖最后由 kumar_wxf 于 2015-1-30 18:18 編輯

誤差和不確定度是在各自迥異的理論基礎(chǔ)上的工具，理論層面上是相互對立的，不存在簡化的解釋。

在經(jīng)典領(lǐng)域誤差方法更占上風(fēng)，對大家的日常生活來說，我搬一個(gè)箱子，只要能克服箱子的重力，不需要考慮我用的力有多大的不確定度，箱子的重量有多大的不確定度，而在科學(xué)領(lǐng)域，不確定度使用更廣。

而計(jì)量工作處在科學(xué)理論與日常生活相互重疊的部分，也是結(jié)合現(xiàn)代理論和經(jīng)典理論交界的矛盾之處，確實(shí)容易產(chǎn)生分歧。

近20年來由于量子理論的大發(fā)展，推動(dòng)了不確定度的大幅度推廣，僅從個(gè)人的角度看，不確定度在計(jì)量領(lǐng)域似乎變成了萬金油，也確有過度推廣之嫌

雖然不確定度風(fēng)頭正盛，誤差方法的地盤已經(jīng)被侵蝕了不少，但我想正如經(jīng)典理論仍然在發(fā)揮作用一樣，誤差方法但也不會(huì)完全被代替，將來是否有更全面更統(tǒng)一的方法，也未可知，

現(xiàn)在討論兩種方法究竟哪個(gè)更正確，還需要更高層次的理論,也有待時(shí)間的檢驗(yàn)

只是個(gè)人的思考，也請大家來一起討論

作者: njlyx 時(shí)間: 2015-1-30 20:38
關(guān)于【第一個(gè)問題：真值是可以確定還是不可確定的？】：

首先需要明確“真值”的本質(zhì)究竟是什么？本人以為，至少從計(jì)量測試的角度，所謂量的“真值”就是“全世界遵守同一計(jì)量協(xié)約的人們‘一致認(rèn)同’的量‘值’”——簡稱“量的‘定義’值”或是恰當(dāng)?shù)模浔举|(zhì)是‘一致認(rèn)同’。要達(dá)到如此‘一致認(rèn)同’絕非易事，全世界已經(jīng)“確認(rèn)”的“真值”屈指可數(shù)，除了一些理論值，本人能舉出的“實(shí)物量”的“確定‘真值’”只有“那塊寶貝鉑金疙瘩在百多年前入定時(shí)刻的質(zhì)量值”--- 確定為1.0kg （不確定度為零），當(dāng)然，這是按當(dāng)前“質(zhì)量”值定義的結(jié)論。

于是，答案便是： “真值”是可以確定的，但“真值”的‘確定’絕非易事；對于絕大多數(shù)量(形象的比例可以說>99.999999.....%)，其‘真值’都是尚不確定的。

關(guān)于【第二個(gè)問題：如果目前無法確定真值，是由于現(xiàn)有測量方法的缺陷還是真值本身的隨機(jī)性？】
如果到當(dāng)前知識(shí)極致的層面計(jì)較‘真值’（通常只有最高基準(zhǔn)量值才需要如此計(jì)較），或許牽涉到“認(rèn)識(shí)觀”，可能沒人可以給出讓大家都信服的答案？若是在“不大于xx的不確定度可以忽略”的實(shí)用層面考慮“實(shí)用真值”的“不確定”問題，影響因素是不難實(shí)際把握。---此所論為“量在某個(gè)實(shí)用時(shí)空范圍內(nèi)的‘真值’問題”！ ....若只論“被測量在被測時(shí)空點(diǎn)的‘真值’”，便顯然宜完全歸于“測量方法的缺陷”。

題外：“傳統(tǒng)的誤差理論”只不過在“誤差可以忽略不計(jì)”的實(shí)用前提下用了“實(shí)用真值”，與大部分真值尚不“確定”的“實(shí)際情況”并不矛盾；“量子理論”只不過是人類當(dāng)前認(rèn)識(shí)極限下的實(shí)用“理論”，或不宜忙著對“這世界究竟是‘隨機(jī)’的？還是‘確定的’？”下結(jié)論？

作者: 規(guī)矩灣錦苑 時(shí)間: 2015-1-31 12:56
　　第一個(gè)問題：真值是可以確定還是不可確定的？
　　真值是客觀存在的，不以人的意志為轉(zhuǎn)移。人總是想通過測量得到真值，但因?yàn)闇y量誤差的客觀存在，任何測量結(jié)果都不可避免的，或大或小的含有誤差，通過科技進(jìn)步不斷改進(jìn)測量技術(shù)只能無限逼近真值而永遠(yuǎn)不能獲得真值，換句話說就是，真值永遠(yuǎn)是測量結(jié)果的極限值，人們只能得到真值的近似值，就稱它為“約定真值”或“參考值”。
　　約定真值和參考值是某個(gè)準(zhǔn)確度范圍內(nèi)的真值，是相對真值，也是某個(gè)歷史時(shí)期的真值。每個(gè)時(shí)期的人都認(rèn)為自己找到了“真值”，認(rèn)為它是最高等級(jí)的測量結(jié)果，設(shè)定它沒有誤差，并將其作為當(dāng)代的“計(jì)量基準(zhǔn)”，但發(fā)展到另一個(gè)時(shí)代就發(fā)現(xiàn)它并不“準(zhǔn)確”，仍然有誤差，于是就會(huì)誕生新的“基準(zhǔn)”，產(chǎn)生新的“真值”。真值不可獲得只能逼近，也是計(jì)量科學(xué)乃至人類科學(xué)科技創(chuàng)新和持續(xù)發(fā)展的潤滑劑和動(dòng)力。
　　第二個(gè)問題：如果目前無法確定真值，是由于現(xiàn)有測量方法的缺陷還是真值本身的隨機(jī)性？
　　常規(guī)被測量，只要限定其存在的時(shí)空，即限定測量的環(huán)境條件和某個(gè)時(shí)刻，客觀存在被測量及其真值就是唯一的，而并非隨機(jī)，因此也就不存在真值的“分散性”。現(xiàn)有的測量方法或稱測量過程，基于時(shí)代科技水平的現(xiàn)狀，也許是當(dāng)代的最高測量水平，無論其原理多么完善，測量人員水平多高，所用測量設(shè)備多先進(jìn)，環(huán)境控制多苛刻，總是存在著“誤差”，也許這就是“現(xiàn)有測量方法的缺陷”。正因?yàn)檫@個(gè)“缺陷”只能減小不能消滅，才是造成“目前無法確定真值”的真正原因。
　　人們無法準(zhǔn)確確定被測量真值，但可以獲得相對準(zhǔn)確的“測量結(jié)果”，還可以獲得比這個(gè)測量結(jié)果更為準(zhǔn)確的另一個(gè)測量結(jié)果作為約定“真值”，同時(shí)也可以通過掌握的測量過程全部信息對這個(gè)唯一真值所存在區(qū)間的寬度進(jìn)行估計(jì)，估計(jì)出的半寬稱為測量不確定度。作為測量結(jié)果的可信性參數(shù)與測量結(jié)果一起交給測量結(jié)果的使用者。因此，通過測量人們可以得到測量結(jié)果和測量結(jié)果的不確定度，而給不出測量誤差，如果要給出誤差，就必須還要進(jìn)行一次更高準(zhǔn)確度的測量，用那個(gè)測量結(jié)果作為約定真值，將本測量結(jié)果與其相減，而這是不必要的，只有發(fā)生計(jì)量糾紛需要仲裁的時(shí)候，才有必要進(jìn)行更高準(zhǔn)確度的一個(gè)測量，從而證明原來的測量結(jié)果誤差是多少。
　　常規(guī)測量是針對物體和物質(zhì)、現(xiàn)象計(jì)量特性的測量，并未涉及量子領(lǐng)域，微觀世界的量子測量的誤差已經(jīng)小到與被測對象量子的計(jì)量特性大小相近，換句話說相對測量誤差已經(jīng)大到100%的程度，已經(jīng)不是誤差理論覆蓋范圍下的領(lǐng)域，誤差理論和不確定度評(píng)定理論均不適用于量子領(lǐng)域的測量。

作者: 走走看看 時(shí)間: 2015-1-31 13:20
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作者: ctufo 時(shí)間: 2015-1-31 17:07
第一個(gè)問題：真值是可以確定還是不可確定的？
真值是存在的，且是唯一的，但是通過目前的理論是真值是無法用測量得到的，根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)的院里當(dāng)測量次數(shù)是無窮次時(shí)，我們可以得到一個(gè)無限接近真值的量值，但是我們無法做到無窮次測量的，所以在有限次測量中引入不確定度理論。
第二個(gè)問題：如果目前無法確定真值，是由于現(xiàn)有測量方法的缺陷還是真值本身的隨機(jī)性？
真值本身是唯一的，真值不是隨機(jī)的，為什么通過測量得不到真值，是因?yàn)橛械氖菧y量方法的缺陷，有的由于真值的量值本身定義就是有缺陷的，因此真值無法測量得到。

作者: njlyx 時(shí)間: 2015-1-31 18:17
本帖最后由 njlyx 于 2015-1-31 18:23 編輯

所謂的“統(tǒng)計(jì)學(xué)原理”是基于“狀態(tài)完全隨機(jī)，沒有確定協(xié)調(diào)機(jī)制”的猜測“原理”！現(xiàn)代測試計(jì)量是基于“協(xié)約”的活動(dòng)，靠嚴(yán)密的量傳體系維護(hù)對量值的“一致認(rèn)識(shí)”，確定“真值”是由大家協(xié)商一致（也意味著大家一致認(rèn)為‘合理’），并不是“統(tǒng)計(jì)學(xué)家”們冥想的“無限多次測量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果”！

作者: 規(guī)矩灣錦苑 時(shí)間: 2015-2-1 01:51

走走看看發(fā)表于 2015-1-31 13:20
什么是真值？與定義一致的值是真值，定義決定了真值是否可以確定；

國際千克原器的質(zhì)量是絕對真值，若重新 ...

　　與定義一致的值是真值，理論上定義決定了真值是否可以確定，可惜的是誤差理論決定了是測量就必有誤差，通過測量得不到符合定義的真值，只能得到無限逼近的“約定真值”。因此，真值永遠(yuǎn)是計(jì)量學(xué)追求的目標(biāo)，計(jì)量學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展永無止境。
　　國際千克原器的質(zhì)量是絕對真值，這是一個(gè)時(shí)代的“絕對真值”，隨著時(shí)代的更替和科技發(fā)展，相信不遠(yuǎn)的將來千克的定義就會(huì)改變，若重新定義了千克，也就確定了新的千克“絕對真值”。誤差為零的值確定為真值，真值確定為沒有誤差，但真值不能沒有不確定度。

作者: 走走看看 時(shí)間: 2015-2-1 09:16
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作者: 規(guī)矩灣錦苑 時(shí)間: 2015-2-1 13:48

走走看看發(fā)表于 2015-2-1 09:16
你概念太混亂了，真值是否能得到，取決于如何定義，重新定義千克后千克肯定不是絕對真值了，這是由定義決 ...

　　是啊，你說的沒錯(cuò)，我說的也沒錯(cuò)。真值是符合被測量定義的量值，什么樣的被測量定義就有什么樣的真值，符合定義的量值是誤差為零的量值，這有概念混亂嗎？因此，國際千克原器的質(zhì)量是當(dāng)代“千克”量值的定義，是當(dāng)代絕對真值，這是當(dāng)代這個(gè)時(shí)代的“絕對真值”，這并沒有錯(cuò)。每個(gè)時(shí)代都有自己的量值定義，有自己的“真值”，長度計(jì)量皇帝說以他的一乍或腳長為真值，發(fā)展到黃鐘律管為真值，再發(fā)展到過巴黎的子午線為真值，氪86躍遷波長為真值，直至當(dāng)代以光速一秒鐘行進(jìn)的距離的若干分之一為真值，就是最好的例證。新的“千克”基準(zhǔn)正在如火如荼地研制，不久的將來質(zhì)量“千克”的定義就會(huì)像其它基準(zhǔn)一樣重新定義。新定義一旦確定，國際千克原器的質(zhì)量就不再是“符合定義的量值”了，也就不再是“真值”，國際千克原器的質(zhì)量的基準(zhǔn)地位將被新的基準(zhǔn)所代替，作為真值的地位也將被新的基準(zhǔn)所取代。

作者: 走走看看 時(shí)間: 2015-2-1 14:43
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作者: 規(guī)矩灣錦苑 時(shí)間: 2015-2-1 17:15
　　作為基準(zhǔn)或真值，當(dāng)然是唯一的而不能是多個(gè)。因此黃鐘律管的長度為9寸是一個(gè)絕對真值，但僅限于那一支，國際米原器也只能是一個(gè)。皇帝的手和腳也是一個(gè)，換了皇帝就要換真值。如此種種，其它的，哪怕是與基準(zhǔn)相同的東西復(fù)現(xiàn)的量值都算不上絕對真值。真值的定義決定了真值唯一且誤差為零，但其不確定度絕不會(huì)是零，即便作為當(dāng)代我國時(shí)間基準(zhǔn)原子鐘復(fù)現(xiàn)的時(shí)間定義為真值而沒有誤差，但2000萬年不差1秒的不確定度仍然給下一個(gè)時(shí)代更為精準(zhǔn)的計(jì)量基準(zhǔn)留出了進(jìn)一步發(fā)展余地。

作者: 走走看看 時(shí)間: 2015-2-1 17:45
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作者: 規(guī)矩灣錦苑 時(shí)間: 2015-2-1 22:17

走走看看發(fā)表于 2015-2-1 17:45
你太糊涂了，“布手知尺”說的是禹，不是黃帝，是黃帝不是皇帝。

你說的是。不過我并沒有說“黃帝”，我說的是“皇帝”。“黃帝”只特指一個(gè)人，“皇帝”并不特指，我的意思是想泛指一國之主的“國王”。用自己的腳長作為長度基準(zhǔn)就是國外的故事。作為真值關(guān)鍵是看“定義”，定義的人或機(jī)構(gòu)必須是權(quán)威的，公認(rèn)的，而不在于是否合理，只不過在人類文明發(fā)展到現(xiàn)階段“定義”不僅要有權(quán)威，得到公認(rèn)，也注重合理性和科學(xué)性罷了。

作者: pydyjx 時(shí)間: 2015-2-3 08:43

njlyx 發(fā)表于 2015-1-30 20:38
關(guān)于【第一個(gè)問題：真值是可以確定還是不可確定的？】：

首先需要明確“真值”的本質(zhì)究竟是什 ...

頂4樓，一針見血，讓人茅塞頓開。
應(yīng)該說物理量就是客觀存在的量，我們通過定義和協(xié)商確定了它的一個(gè)稱謂，目的就是統(tǒng)一描述，這樣來指導(dǎo)生產(chǎn)生活。也就是說一米到底多長不是客觀存在的，是大家協(xié)商定義的，只要通過大家統(tǒng)一認(rèn)定了，那它就是一米，只要大家統(tǒng)一，也可以認(rèn)定別的長度是一米。怎么越來越覺得有點(diǎn)哲學(xué)的感覺了~
從目的入手，秦始皇統(tǒng)一度量衡，也不是為了確定真值是不是可知，他給的標(biāo)準(zhǔn)就是真值，他是為了大家統(tǒng)一認(rèn)定，最終還是要指導(dǎo)生產(chǎn)生活。
所以從這個(gè)角度說，研究真值是不是可知是沒有意義的，因?yàn)樗旧砭褪谴蠹医y(tǒng)一認(rèn)定的量。但是隨科技發(fā)展的需要，研究如何提高測量精確度是有意義的。

作者: kaede 時(shí)間: 2015-2-5 08:55
真值是無法確定的就像要找一個(gè)最大的自然數(shù)n一樣永遠(yuǎn)有一個(gè)n+1的自然數(shù)

作者: kumar_wxf 時(shí)間: 2015-2-5 09:52
本帖最后由 kumar_wxf 于 2015-2-5 10:38 編輯

看到了下面大家的討論
我想大家可能混淆了量的真值與量的約定值間的區(qū)別

量的真值的定義是：與量的定義一致的量值
約定量值：對于給定目的，由協(xié)議賦予某量的量值

這兩者之間是有很大區(qū)別的
在特定情況下，"認(rèn)為"某量具有唯一的真值，與是否確實(shí)有唯一的真值是不一樣的

而誤差方法與不確定度最大的矛盾在于，真值是否唯一的、可知的

真值在很多情況下，都只是“被認(rèn)為" 基本唯一的，這跟我們討論的真值是否確實(shí)唯一無關(guān)

作者: kumar_wxf 時(shí)間: 2015-2-5 10:14
本帖最后由 kumar_wxf 于 2015-2-5 10:43 編輯

即使在認(rèn)為真值不可知的觀點(diǎn)中，
基本沒有考慮到真值自身的不確定性，
只考慮到測量量的定義的完善性、觀測的手段等因素

同時(shí)這里也不討論是否可以忽略的問題，否則又回到約定真值的思路上了

我想和大家重點(diǎn)探討的是：
如果真值不可知的，假定定義足夠完善，觀測手段足夠精確，那么在不可知的原因中，是否還存在真值的隨機(jī)性這種因素以及它的可能性

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