不確定度理論的五大難關(guān)(4)——第四關(guān)：變性難

                  不確定度理論的五大難關(guān)(4)

                                 ——第四關(guān)：變性難

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                                                                                                                    史錦順

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（一）事物和事物的性質(zhì)

邏輯學(xué)指出：

“每個(gè)事物，總有它的性質(zhì)，這就是事物的屬性。事物與屬性是不可分的。事物都是有屬性的事物，屬性也都是事物的屬性。

一個(gè)事物與另一個(gè)事物的相同或相異，也就是一個(gè)事物的屬性與另一事物屬性的相同或相異。

由于事物屬性的相同與相異，客觀世界就形成了許多不同的事物類。具有相同屬性的事物就形成一類，具有不同性質(zhì)的事物就分別地形成不同的類”。

（引自金岳霖：《形式邏輯》）

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（二）分類的必要

分類是認(rèn)識(shí)事物的一種基本方法。

認(rèn)識(shí)事物，就是認(rèn)識(shí)事物的性質(zhì)，即事物的客觀屬性。

事物總是有屬性的事物，而屬性總是事物的屬性。因之，概念在反映事物的特有屬性的同時(shí)，也就反映了具有這些特有屬性的事物。這就形成了概念的內(nèi)涵與外延這兩個(gè)方面。

概念的內(nèi)涵，就是概念所反映的事物的特有屬性。

概念的外延，就是具有概念所反映的特有屬性的事物。

定義是明確概念的內(nèi)涵的邏輯方法；分類是明確概念的外延的邏輯方法。

分類就是把一個(gè)概念的外延分為幾個(gè)小類的邏輯方法。

把一個(gè)大類分成幾個(gè)小類，大類叫屬，是分類的母項(xiàng)，小類叫種，是分類的子項(xiàng)。所以，分類就是把一個(gè)屬分為幾個(gè)種。

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按事物的性質(zhì)將事物分類，這就便于歸納比較、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、正確處理。

近代自然科學(xué)的一位奠基人林奈說(shuō)：“知識(shí)的第一步，就是要了解事物本身。這意味著對(duì)客觀事物要具有確切的理解；通過(guò)有條理的分類和確切的命名，我們可以區(qū)分并認(rèn)識(shí)客觀事物。分類和命名是科學(xué)的基礎(chǔ)”。

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（三）誤差分類的科學(xué)性

1 關(guān)于異常數(shù)據(jù)

有些誤差理論的書(shū)，把異常數(shù)據(jù)叫做粗大誤差，并和系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差并列，這是不當(dāng)?shù)姆诸惙ā＿@種分類，沒(méi)有按同一分類標(biāo)準(zhǔn)。

異常數(shù)據(jù)是失誤或故障，不是誤差。誤差是有規(guī)律的，而異常數(shù)據(jù)有各種情況，并無(wú)規(guī)律。現(xiàn)在，已不再叫粗大誤差，而改稱異常數(shù)據(jù)。

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2 兩類誤差

誤差理論把誤差分成兩類：系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差（曾經(jīng)叫偶然誤差），這是根據(jù)誤差的性質(zhì)的分類。分類正確，命名準(zhǔn)確。

誤差理論對(duì)誤差的分類，有深厚的哲學(xué)基礎(chǔ)。必然性與偶然性，是客觀世界的基本屬性。必然性，是人類一切活動(dòng)的基礎(chǔ)。否定必然性同否定偶然性一樣，都是不符合實(shí)際的。

誤差理論的分類，在實(shí)踐應(yīng)用中是成功的。三百年來(lái)誤差理論的成功應(yīng)用的歷史，就是誤差分類方法的成功應(yīng)用的歷史。不確定度論攻擊誤差分類理論，是不顧事實(shí)的胡說(shuō)。一位網(wǎng)友說(shuō)過(guò)，宣貫不確定度那陣子，不讓叫系統(tǒng)誤差，有些話就是說(shuō)不明白。明明存在的事物，你不讓說(shuō)，真不講理。

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誤差分類，把誤差分為系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差，是誤差處理的基礎(chǔ)。有重要的實(shí)際用途。

1 隨機(jī)誤差，用多次測(cè)量的方法，可以減小，而系統(tǒng)誤差不行；

2 系統(tǒng)誤差用標(biāo)準(zhǔn)或高檔儀器確定后，可以修正，而隨機(jī)誤差不能修正。

3 儀器與計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)，要尋求恰當(dāng)?shù)奈锢頇C(jī)制，減小系統(tǒng)誤差。發(fā)明新型的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)與新型測(cè)量?jī)x器，關(guān)鍵是大幅度減小系統(tǒng)誤差。

4 隨機(jī)誤差，主要由隨機(jī)因素引入。對(duì)待環(huán)境溫度的波動(dòng)，要選擇溫度系數(shù)小的材料與器件；電子噪聲，常常是測(cè)量?jī)x器隨機(jī)誤差的主要來(lái)源，可選用低噪聲元器件。

5 誤差合成，隨機(jī)誤差內(nèi)用“均方根法”，隨機(jī)誤差間按“方和根法”合成。

6 已定系統(tǒng)誤差，進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算，體現(xiàn)在測(cè)得值中，不再計(jì)入誤差范圍。未定系統(tǒng)誤差（只知界限，不知大小和符號(hào)）間合成，要用“絕對(duì)和法”，易算又保險(xiǎn)，廣受設(shè)計(jì)人員歡迎。

7 設(shè)計(jì)中可利用系統(tǒng)誤差的特點(diǎn)，使其相互抵消。本人提出的“定度標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載的雙探針?lè)ā保ㄓ?jì)量院1965），就是通過(guò)變相位的兩次測(cè)量，消除接頭固有反射等幾項(xiàng)系統(tǒng)誤差。本人另一項(xiàng)工作（27所1985）指出：激光測(cè)厚儀（用于鋼廠熱軋生產(chǎn)線）的橫梁與立柱的溫度效應(yīng)引入的測(cè)量誤差，是正負(fù)號(hào)相反、而量值近似相等的系統(tǒng)誤差。由此，橫梁立柱選用同一材料（鑄鐵），此項(xiàng)誤差可相互抵消。相同用途的美國(guó)產(chǎn)品，橫梁用石英，（立柱用鋼材）貴而又失去了系統(tǒng)誤差的抵消作用。

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由上所述，把誤差分類為隨機(jī)誤差與系統(tǒng)誤差，是科學(xué)的，是很實(shí)用的。

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（四）不確定度理論否定誤差分類

1 隔斷事物與事物性質(zhì)的關(guān)系

不確定度否定誤差分類的前提，是把事物和事物的性質(zhì)分開(kāi)。這種觀點(diǎn)表現(xiàn)在對(duì)儀器不確定度的解釋上。說(shuō)“儀器不確定度不是儀器的不確定度”。

2 否定誤差分類

不確定度論認(rèn)為只有測(cè)量時(shí)的系統(tǒng)性作用與隨機(jī)性作用，沒(méi)有客觀的系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差。

3 否定必然性，夸張隨機(jī)性。

確定的、必然的事件，是人類生存的基礎(chǔ)；什么都隨機(jī)，人就沒(méi)法活了。不可否認(rèn)有隨機(jī)事件存在；但絕不能否定“確定性”是宇宙、世界、人生、計(jì)量的基礎(chǔ)。

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（五）變性之路行不通

1 不確定度的分類，不按性質(zhì)分類，所謂的A類評(píng)定、B類評(píng)定，是不確定度理論的一大敗筆。

2 不確定度理論按隨機(jī)誤差的合成辦法處理系統(tǒng)誤差的合成問(wèn)題，而相關(guān)系數(shù)公式不能反映系統(tǒng)誤差的相關(guān)性，對(duì)待系統(tǒng)誤差，“方和根法”行不通。

3 把系統(tǒng)誤差說(shuō)成是隨機(jī)的，硬性地把系統(tǒng)誤差變性為隨機(jī)誤差，是不確定度論的一個(gè)基本思想。

不確定度論的說(shuō)法：用一臺(tái)儀器測(cè)量一個(gè)量，測(cè)量多次，某項(xiàng)誤差不變，說(shuō)是系統(tǒng)誤差，但要用一百臺(tái)儀器同時(shí)測(cè)量此量，該項(xiàng)誤差就是隨機(jī)的。

史錦順認(rèn)為，只是儀器數(shù)量大還不行，同一型號(hào)，可能此項(xiàng)誤差仍不是隨機(jī)的，要說(shuō)它是隨機(jī)的，要加一個(gè)條件，就是用一百種不同原理的測(cè)量?jī)x器測(cè)量，此項(xiàng)誤差才可能是隨機(jī)的。

人們測(cè)量，一種量肯定用一臺(tái)儀器測(cè)量。用多臺(tái)儀器測(cè)量同一量，是理論家的空想，不符合實(shí)際情況。至于能保證變性成功的用多種原理的測(cè)量?jī)x器測(cè)量同一量，既無(wú)必要，也不可能。

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不確定度理論力圖把系統(tǒng)誤差變成隨機(jī)誤差，這是一大難關(guān)。

總之，“變性關(guān)”難過(guò)。

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您的這一觀點(diǎn)我基本贊成！

回復(fù) 2# 崔偉群


     謝謝先生的支持。我已老朽，又遠(yuǎn)離我國(guó)的科學(xué)中心北京；先生不僅年富力強(qiáng)，且不僅在北京，又在國(guó)家計(jì)量院，令人羨慕。對(duì)我國(guó)的計(jì)量事業(yè)來(lái)說(shuō)，我是心有余而力不足，作用有限；望先生能擔(dān)起革新計(jì)量理論的重任，在世界計(jì)量界豎起有中國(guó)特色的旗幟！

回復(fù) 3# 史錦順


   套用句老話：“家家有本難念的經(jīng)”，都不容易，我對(duì)不確定度和誤差法的置信概率和置信區(qū)間進(jìn)行了詳細(xì)的研究和數(shù)值模擬，有些結(jié)果有利于您的一些觀點(diǎn)，合適的時(shí)機(jī)我會(huì)貼出來(lái)。

與“隨機(jī)性”對(duì)應(yīng)的是“規(guī)律性”，由此評(píng)判原有的“系統(tǒng)誤差”與“隨機(jī)誤差”的分類命名是沒(méi)有什么不妥，因?yàn)榍罢叽_實(shí)有一定的“規(guī)律”可以被人們所掌握，相對(duì)于后者確有應(yīng)用、處理方面的明顯差別。

只是對(duì)于最終遺留于測(cè)量結(jié)果中的“系統(tǒng)誤差”分量，測(cè)量者（測(cè)量結(jié)果的提供者）真的是沒(méi)有完全掌握它的“規(guī)律”（或由于技術(shù)不濟(jì)，或由于成本不支,...)----它屬于‘不確定量’，這是認(rèn)識(shí)主體（測(cè)量者）‘謙遜’的表述---不是被認(rèn)識(shí)的對(duì)象沒(méi)有規(guī)律（隨機(jī)），是‘我’能力有限，沒(méi)有掌握其‘規(guī)律’，從而它對(duì)‘我’來(lái)說(shuō)是‘不確定量’。

不過(guò)，現(xiàn)代技術(shù)科學(xué)的主流認(rèn)識(shí)觀似乎就是這樣‘謙遜’的----世間萬(wàn)態(tài)本是有規(guī)律的，就等我們不懈努力去掌握！ 不存在原本的‘隨機(jī)性’，所謂‘隨機(jī)’，只是人們認(rèn)識(shí)能力所限的托辭而已。....于是，認(rèn)識(shí)主體的“不確定性”與被認(rèn)識(shí)對(duì)象的“隨機(jī)性”所指相同。

于是，最終遺留于測(cè)量結(jié)果中的“系統(tǒng)誤差”分量的‘隨機(jī)性’昭然！----- “系統(tǒng)誤差”與“隨機(jī)誤差”的分類可取（前者確有一定的‘規(guī)律性’，只是它也還有‘隨機(jī)性’），但命名宜適當(dāng)調(diào)整（如可按‘自相關(guān)性’的對(duì)立差異命名？）

　　不確定度不分類是指不確定度自身不分類，不確定度就是某個(gè)區(qū)間的寬度（半寬），寬度就是寬度，是不分類的，無(wú)論不確定度的來(lái)源如何，大家都貢獻(xiàn)給真值存在的區(qū)間寬度。不確定度并不反對(duì)誤差分類，誤差按其性質(zhì)進(jìn)行分類的方法以及按此分類方法分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、粗大誤差是誤差理論早已確定了的事。

回復(fù) 6# 規(guī)矩灣錦苑


      1 分類是一個(gè)概念的必然現(xiàn)象，可以說(shuō)不分類，就難以表達(dá)。JJF1001中就有標(biāo)準(zhǔn)不確定度與擴(kuò)展不確定度；有儀器不確定度，有零的不確定度；評(píng)定有A類評(píng)定與B類評(píng)定，這不都是分類嗎？怎能說(shuō)“不確定度不分類？”
      2 說(shuō)“無(wú)論不確定度來(lái)源如何，大家都貢獻(xiàn)給真值存在的區(qū)間”，“不分來(lái)源”實(shí)際是籠統(tǒng)地一律當(dāng)“隨機(jī)”處理，典型的作法是一律“方和根合成”，這是不確定度的最大敗筆。
      3 不確定度論只承認(rèn)“作用”，而不承認(rèn)“系統(tǒng)”與“隨機(jī)”這兩大本性，帶來(lái)許多根本性的問(wèn)題。不確定度宣貫時(shí)甚至不許稱說(shuō)“系統(tǒng)誤差”，怎能說(shuō)“不反對(duì)誤差分類？”
      4 一些書(shū)籍已把原稱呼“粗大誤差”改稱“異常數(shù)據(jù)”，這個(gè)變化該接受啊！

回復(fù) 7# 史錦順

　　不確定度是個(gè)“寬度”，而且這個(gè)寬度都是指估計(jì)的被測(cè)量真值存在區(qū)間的半寬，因此不存在分類問(wèn)題。標(biāo)準(zhǔn)不確定度與擴(kuò)展不確定度的區(qū)別只是要不要將這個(gè)寬度擴(kuò)展（放大），包含因子k＝1時(shí)的不確定度是標(biāo)準(zhǔn)不確定度，k＞1時(shí)的不確定度為擴(kuò)展不確定度。這個(gè)k相當(dāng)于保險(xiǎn)系數(shù)，保險(xiǎn)系數(shù)為1主要是為了計(jì)算統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和方便，用于測(cè)量工程保險(xiǎn)系數(shù)一般就必須大于1，因此擴(kuò)展不確定度就相當(dāng)于保險(xiǎn)系數(shù)必須大于1的實(shí)際測(cè)量工程的不確定度。
　　至于標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成也并不是一律是“方和根”合成，同樣要考慮各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的相關(guān)性，其合成方法與誤差的合成方法相同。不過(guò)值得一提的是不確定度與誤差合成方法相同并不等于兩者是一回事，它們?nèi)匀皇峭耆煌膬蓚€(gè)概念。
　　前面說(shuō)了不確定度只是個(gè)寬度，引起不確定度分量的原因無(wú)論是隨機(jī)誤差還是系統(tǒng)誤差，帶來(lái)的結(jié)果都是影響被測(cè)量真值存在區(qū)間的估計(jì)寬度，不再有什么隨機(jī)寬度或系統(tǒng)寬度的說(shuō)法，“寬度”不存在隨機(jī)的還是系統(tǒng)的，我們可以說(shuō)隨機(jī)效應(yīng)引起的不確定度和系統(tǒng)效應(yīng)引起的不確定度。因此，不確定度并不反對(duì)誤差分成隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差，反對(duì)的是將不確定度這個(gè)“半寬”分成隨機(jī)半寬和系統(tǒng)半寬。
　　我并不反對(duì)把原稱呼“粗大誤差”改稱“異常數(shù)據(jù)”，但我認(rèn)為“粗大誤差”仍然是既不同于隨機(jī)誤差也不同于系統(tǒng)誤差的一個(gè)“誤差”種類。粗大誤差是必須消除的誤差，這個(gè)誤差由異常數(shù)據(jù)所造成，消除粗大誤差就必須剔除異常數(shù)據(jù)，因此異常數(shù)據(jù)是“因”，粗大誤差是“果”，因果相依，無(wú)因就無(wú)果，無(wú)果也沒(méi)因，“因”與“果”雖然相依但概念上還是不同。