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計量論壇

標題: 由不確定度有沒有用想到的問題 [打印本頁]

作者: kumar_wxf 時間: 2015-1-30 16:59
標題: 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，我想起兩個問題，供大家討論
第一個問題：真值是可以確定還是不可確定的？
第二個問題：如果目前無法確定真值，是由于現有測量方法的缺陷還是真值本身的隨機性

大家覺得呢

作者: kumar_wxf 時間: 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，對這兩個問題，令人難以抉擇：

如果回答這個真值是可知的，那么這個世界也是可知的了，這也是經典理論的基礎，誤差方法就是經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典理論大廈的基礎，正如牛頓的力學理論，施加在球上的力可能大也可能小，存在一系列可能的值，經典理論就變得無限復雜，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不可知，那么這是在經典理論基礎上一個討巧的回答，也是一個模棱兩可的回答，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。正是在這個回答范圍內，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，正如科學界對世界本源的爭論，大家也看到了光子既能像實在的物體發生碰撞，也會根據波的規律發生雙縫衍射，這個世界的本質到底是實實在在的物質，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

第三個答案最聳人聽聞，可是這也是量子理論的基礎，也就是即使觀測足夠全面，真值仍然是存在隨機性的，我們的這個世界是不確定的，這也是不確定度最初的來源，量子理論現在確實解釋了很多其它理論無法解釋的問題，正是根據這個解釋，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無法證實

但現實正如大家所見，我們從小學習的牛頓力學仍然在發揮使用，碰撞的小球仍然會按照經典理論移動，以經典理論為基礎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被證實，量子理論在科學界大展拳腳，似乎看起來相互矛盾的幾個理論中沒有哪一種理論是絕對正確的

作者: kumar_wxf 時間: 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。

在經典領域誤差方法更占上風，對大家的日常生活來說，我搬一個箱子，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，而在科學領域，不確定度使用更廣。

而計量工作處在科學理論與日常生活相互重疊的部分，也是結合現代理論和經典理論交界的矛盾之處，確實容易產生分歧。

近20年來由于量子理論的大發展，推動了不確定度的大幅度推廣，僅從個人的角度看，不確定度在計量領域似乎變成了萬金油，也確有過度推廣之嫌

雖然不確定度風頭正盛，誤差方法的地盤已經被侵蝕了不少，但我想正如經典理論仍然在發揮作用一樣，誤差方法但也不會完全被代替，將來是否有更全面更統一的方法，也未可知，

現在討論兩種方法究竟哪個更正確，還需要更高層次的理論,也有待時間的檢驗

只是個人的思考，也請大家來一起討論

作者: njlyx 時間: 2015-1-30 20:38
關于【第一個問題：真值是可以確定還是不可確定的？】：

首先需要明確“真值”的本質究竟是什么？本人以為，至少從計量測試的角度，所謂量的“真值”就是“全世界遵守同一計量協約的人們‘一致認同’的量‘值’”——簡稱“量的‘定義’值”或是恰當的，其本質是‘一致認同’。要達到如此‘一致認同’絕非易事，全世界已經“確認”的“真值”屈指可數，除了一些理論值，本人能舉出的“實物量”的“確定‘真值’”只有“那塊寶貝鉑金疙瘩在百多年前入定時刻的質量值”--- 確定為1.0kg （不確定度為零），當然，這是按當前“質量”值定義的結論。

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

關于【第二個問題：如果目前無法確定真值，是由于現有測量方法的缺陷還是真值本身的隨機性？】
如果到當前知識極致的層面計較‘真值’（通常只有最高基準量值才需要如此計較），或許牽涉到“認識觀”，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”的實用層面考慮“實用真值”的“不確定”問題，影響因素是不難實際把握。---此所論為“量在某個實用時空范圍內的‘真值’問題”！ ....若只論“被測量在被測時空點的‘真值’”，便顯然宜完全歸于“測量方法的缺陷”。

題外：“傳統的誤差理論”只不過在“誤差可以忽略不計”的實用前提下用了“實用真值”，與大部分真值尚不“確定”的“實際情況”并不矛盾；“量子理論”只不過是人類當前認識極限下的實用“理論”，或不宜忙著對“這世界究竟是‘隨機’的？還是‘確定的’？”下結論？

作者: 規矩灣錦苑 時間: 2015-1-31 12:56
　　第一個問題：真值是可以確定還是不可確定的？
　　真值是客觀存在的，不以人的意志為轉移。人總是想通過測量得到真值，但因為測量誤差的客觀存在，任何測量結果都不可避免的，或大或小的含有誤差，通過科技進步不斷改進測量技術只能無限逼近真值而永遠不能獲得真值，換句話說就是，真值永遠是測量結果的極限值，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準確度范圍內的真值，是相對真值，也是某個歷史時期的真值。每個時期的人都認為自己找到了“真值”，認為它是最高等級的測量結果，設定它沒有誤差，并將其作為當代的“計量基準”，但發展到另一個時代就發現它并不“準確”，仍然有誤差，于是就會誕生新的“基準”，產生新的“真值”。真值不可獲得只能逼近，也是計量科學乃至人類科學科技創新和持續發展的潤滑劑和動力。
　　第二個問題：如果目前無法確定真值，是由于現有測量方法的缺陷還是真值本身的隨機性？
　　常規被測量，只要限定其存在的時空，即限定測量的環境條件和某個時刻，客觀存在被測量及其真值就是唯一的，而并非隨機，因此也就不存在真值的“分散性”。現有的測量方法或稱測量過程，基于時代科技水平的現狀，也許是當代的最高測量水平，無論其原理多么完善，測量人員水平多高，所用測量設備多先進，環境控制多苛刻，總是存在著“誤差”，也許這就是“現有測量方法的缺陷”。正因為這個“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。
　　人們無法準確確定被測量真值，但可以獲得相對準確的“測量結果”，還可以獲得比這個測量結果更為準確的另一個測量結果作為約定“真值”，同時也可以通過掌握的測量過程全部信息對這個唯一真值所存在區間的寬度進行估計，估計出的半寬稱為測量不確定度。作為測量結果的可信性參數與測量結果一起交給測量結果的使用者。因此，通過測量人們可以得到測量結果和測量結果的不確定度，而給不出測量誤差，如果要給出誤差，就必須還要進行一次更高準確度的測量，用那個測量結果作為約定真值，將本測量結果與其相減，而這是不必要的，只有發生計量糾紛需要仲裁的時候，才有必要進行更高準確度的一個測量，從而證明原來的測量結果誤差是多少。
　　常規測量是針對物體和物質、現象計量特性的測量，并未涉及量子領域，微觀世界的量子測量的誤差已經小到與被測對象量子的計量特性大小相近，換句話說相對測量誤差已經大到100%的程度，已經不是誤差理論覆蓋范圍下的領域，誤差理論和不確定度評定理論均不適用于量子領域的測量。

作者: 走走看看 時間: 2015-1-31 13:20
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作者: ctufo 時間: 2015-1-31 17:07
第一個問題：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，根據統計學的院里當測量次數是無窮次時，我們可以得到一個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。
第二個問題：如果目前無法確定真值，是由于現有測量方法的缺陷還是真值本身的隨機性？
真值本身是唯一的，真值不是隨機的，為什么通過測量得不到真值，是因為有的是測量方法的缺陷，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 時間: 2015-1-31 18:17
本帖最后由 njlyx 于 2015-1-31 18:23 編輯

所謂的“統計學原理”是基于“狀態完全隨機，沒有確定協調機制”的猜測“原理”！現代測試計量是基于“協約”的活動，靠嚴密的量傳體系維護對量值的“一致認識”，確定“真值”是由大家協商一致（也意味著大家一致認為‘合理’），并不是“統計學家”們冥想的“無限多次測量的統計結果”！

作者: 規矩灣錦苑 時間: 2015-2-1 01:51

走走看看發表于 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，真值永遠是計量學追求的目標，計量學的進步和發展永無止境。
　　國際千克原器的質量是絕對真值，這是一個時代的“絕對真值”，隨著時代的更替和科技發展，相信不遠的將來千克的定義就會改變，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 時間: 2015-2-1 09:16
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作者: 規矩灣錦苑 時間: 2015-2-1 13:48

走走看看發表于 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，我說的也沒錯。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，國際千克原器的質量是當代“千克”量值的定義，是當代絕對真值，這是當代這個時代的“絕對真值”，這并沒有錯。每個時代都有自己的量值定義，有自己的“真值”，長度計量皇帝說以他的一乍或腳長為真值，發展到黃鐘律管為真值，再發展到過巴黎的子午線為真值，氪86躍遷波長為真值，直至當代以光速一秒鐘行進的距離的若干分之一為真值，就是最好的例證。新的“千克”基準正在如火如荼地研制，不久的將來質量“千克”的定義就會像其它基準一樣重新定義。新定義一旦確定，國際千克原器的質量就不再是“符合定義的量值”了，也就不再是“真值”，國際千克原器的質量的基準地位將被新的基準所代替，作為真值的地位也將被新的基準所取代。

作者: 走走看看 時間: 2015-2-1 14:43
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作者: 規矩灣錦苑 時間: 2015-2-1 17:15
　　作為基準或真值，當然是唯一的而不能是多個。因此黃鐘律管的長度為9寸是一個絕對真值，但僅限于那一支，國際米原器也只能是一個。皇帝的手和腳也是一個，換了皇帝就要換真值。如此種種，其它的，哪怕是與基準相同的東西復現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是零，即便作為當代我國時間基準原子鐘復現的時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時代更為精準的計量基準留出了進一步發展余地。

作者: 走走看看 時間: 2015-2-1 17:45
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作者: 規矩灣錦苑 時間: 2015-2-1 22:17

走走看看發表于 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就是國外的故事。作為真值關鍵是看“定義”，定義的人或機構必須是權威的，公認的，而不在于是否合理，只不過在人類文明發展到現階段“定義”不僅要有權威，得到公認，也注重合理性和科學性罷了。

作者: pydyjx 時間: 2015-2-3 08:43

njlyx 發表于 2015-1-30 20:38
關于【第一個問題：真值是可以確定還是不可確定的？】：

首先需要明確“真值”的本質究竟是什 ...

頂4樓，一針見血，讓人茅塞頓開。
應該說物理量就是客觀存在的量，我們通過定義和協商確定了它的一個稱謂，目的就是統一描述，這樣來指導生產生活。也就是說一米到底多長不是客觀存在的，是大家協商定義的，只要通過大家統一認定了，那它就是一米，只要大家統一，也可以認定別的長度是一米。怎么越來越覺得有點哲學的感覺了~
從目的入手，秦始皇統一度量衡，也不是為了確定真值是不是可知，他給的標準就是真值，他是為了大家統一認定，最終還是要指導生產生活。
所以從這個角度說，研究真值是不是可知是沒有意義的，因為它本身就是大家統一認定的量。但是隨科技發展的需要，研究如何提高測量精確度是有意義的。

作者: kaede 時間: 2015-2-5 08:55
真值是無法確定的就像要找一個最大的自然數n一樣永遠有一個n+1的自然數

作者: kumar_wxf 時間: 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，由協議賦予某量的量值

這兩者之間是有很大區別的
在特定情況下，"認為"某量具有唯一的真值，與是否確實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“被認為" 基本唯一的，這跟我們討論的真值是否確實唯一無關

作者: kumar_wxf 時間: 2015-2-5 10:14
本帖最后由 kumar_wxf 于 2015-2-5 10:43 編輯

即使在認為真值不可知的觀點中，
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性這種因素以及它的可能性

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