關(guān)于真值的定義-誤差與不確定度辨析(1)

                     關(guān)于真值的定義-誤差與不確定度辨析(1)

                                                                                                                        史錦順

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（一）我贊成的觀點(diǎn)

量   時間、空間、物體、物質(zhì)、現(xiàn)象的可定性區(qū)別和可定量確定的屬性。

測量計量學(xué)，開宗明義的第一概念，第一定義，就是講什么是量。量是“可定量確定的屬性”。這一點(diǎn)是國際學(xué)術(shù)界公認(rèn)的。同國際標(biāo)準(zhǔn)講法相比，這里加了“時間”“空間”，似乎更完整些。

量是客觀世界的一個大的、總的屬性。

量是可定量確定的。這是關(guān)于量這個屬性的總的界定。由此，量是可知的。

量是可知的，這是一個大前提。

真值不過是量這個大概念下的一個小概念。我們思考“真值是否可知”這個問題，不該忽略這個前提。

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單位   定量表達(dá)量的比較標(biāo)準(zhǔn)。單位由國際公約確定。

量值   量與單位的比值與單位的乘積稱量值。

真值   量的準(zhǔn)確值稱真值。真值就是量的實(shí)際值。真值是客觀存在，真值是可知的。

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真值就是實(shí)際值。真值是客觀存在，這是真值的客觀性。

人們通過測量這個手段來認(rèn)識量值。測量得到的值稱測得值。測得值是人們對量的認(rèn)識，體現(xiàn)人的認(rèn)識愿望與認(rèn)識能力，有其主觀性的一面；但測量要用測量儀器等物質(zhì)手段，并不是人的主觀估計，因此測得值有其客觀性的一面。測量準(zhǔn)確度提高的過程，是主觀認(rèn)識與客觀存在趨向符合的過程。當(dāng)測量誤差一步一步減小時，測得值序列的極限是真值。真值是人類對客觀量認(rèn)識的期望值，真值是主觀與客觀的統(tǒng)一。

真值是對客觀值的準(zhǔn)確表達(dá)。

客觀值記作Z(物)，表達(dá)值記作Z(識)，若Z(識) = Z(物)，簡記為真值Z。真值是人們對指定量認(rèn)識到的值與該指定量的實(shí)際值完全一致的值。

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真值是經(jīng)典測量學(xué)的概念。經(jīng)典測量學(xué)講的對象是常量測量。常量測量又稱基礎(chǔ)測量。測量講究準(zhǔn)確，準(zhǔn)確程度用誤差范圍來衡量。誤差范圍是誤差元集合的表征量，誤差元必須用真值來定義。測量學(xué)回避不了誤差概念，也就回避不了真值概念。

在現(xiàn)代的測量計量中，常量測量或稱基礎(chǔ)測量，所占比重逐漸減小，人們面對的大量測量，都是變量測量或稱統(tǒng)計測量。在統(tǒng)計測量中，真值中的“真”，已失去稱說的意義，因?yàn)榻y(tǒng)計測量中，測量手段的誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于被測對象的變化量，每個測得值都是實(shí)際值，即都是真值；測得值、實(shí)際值、真值已經(jīng)同一，稱說實(shí)際值就可以了。

在統(tǒng)計測量中，測得值和實(shí)際值是同一的；而在基礎(chǔ)測量中，測得值和實(shí)際值有差距，基礎(chǔ)測量必須講究這個差距，因此，歷史上，人們把實(shí)際值又特稱為真值，是有其歷史意義的。由于真值就是實(shí)際值，筆者曾試著用“實(shí)際值”代替“真值”來講測量學(xué)，全能講得通。

接1# 史錦順

測量單位（計量單位）是測量的比較標(biāo)準(zhǔn)。比較標(biāo)準(zhǔn)要求有唯一性。國際單位制的單位，每一項(xiàng)都是單一值，它是國際約定值。這是單位的標(biāo)稱值。實(shí)現(xiàn)單位標(biāo)稱值的特定裝置稱基準(zhǔn)。完善的基準(zhǔn)的真值等于標(biāo)稱值。計量單位是真值等于單位標(biāo)稱值的量值。

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標(biāo)稱值在測量計量學(xué)科中，有特殊的地位，要明確標(biāo)稱值的意義。

許多文獻(xiàn)把標(biāo)稱值說成是給出值，相當(dāng)于認(rèn)識到的值，又說標(biāo)稱值減真值是誤差。這種做法，降低了標(biāo)稱值的地位。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)標(biāo)稱值的重要性，標(biāo)稱值是標(biāo)準(zhǔn)。

統(tǒng)計學(xué)中有期望值，測量計量學(xué)中的標(biāo)稱值，在統(tǒng)計測量中是期望值，在基礎(chǔ)測量中是要求值、目標(biāo)值。

在機(jī)加工中，標(biāo)稱值是要求值、目標(biāo)值。

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源類計量標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)稱值就是標(biāo)準(zhǔn)輸出量值的期望值。因此源類計量標(biāo)準(zhǔn)的偏差元等于標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際值（真值）減標(biāo)稱值。偏差元集合的表征量，即偏差范圍稱準(zhǔn)確度。由于計量標(biāo)準(zhǔn)的偏差終將體現(xiàn)于測量儀器的測量誤差中，通常又稱為標(biāo)準(zhǔn)的誤差范圍。

以下是我國計量規(guī)范《JJF1007-2008時間頻率計量名詞術(shù)語》的部分條款，供參考。此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的主起草人是中國計量科學(xué)研究院的馬鳳鳴先生。我佩服他。

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3.20 頻率偏差

        頻率實(shí)際值與標(biāo)稱值之差。

3.22 頻率準(zhǔn)確度

    頻率偏差的最大范圍。表明頻率實(shí)際值靠近標(biāo)稱值的程度。用數(shù)值表示時，不帶正負(fù)號。如一個頻標(biāo)頻率標(biāo)稱值為5MHz,頻率準(zhǔn)確度為2E-10,其含義是頻率實(shí)際值可能高，但不會高出2E-10，也可能低，但不會低出2E-10，即頻率值滿足下式：5MHz(1-2E-10) ≤f≤5MHz(1+2E-10)

問：你對測量儀器的示值、砝碼的標(biāo)度值、尺的刻度值怎么看？

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1 測量儀器的示值，就是測得值。示值的誤差就是測得值的誤差。

2 天平測質(zhì)量。M表被測物體質(zhì)量，m表砝碼質(zhì)量。M(測)是被測質(zhì)量的測得值，m(標(biāo))是砝碼的標(biāo)稱值。

物理公式（天平平衡，且設(shè)左右臂長相等）

              M = m                                                            （1）

計值公式

     M(測) = m(標(biāo))                                               （2）

（2）除以（1）式，得測量方程

     M(測) = M m(標(biāo))/ m                                      （3）

式中M 、m(標(biāo))是常量；M(測)、m是變量。由（3）式可知，質(zhì)量測得值與砝碼實(shí)際值成反比：砝碼偏大，則測得值偏小；砝碼偏小，則測得值偏大。

接 2# 史錦順

對（3）式微分得誤差關(guān)系：

           δM(測) = -δm                                                 （4）

這是誤差元，取其最大值，就是誤差范圍  

    |ΔM(測)| 最大= |Δm|最大                                （5）

此段誤差計算中，體現(xiàn)著誤差的定義與對真值的代換。

A 關(guān)于誤差的定義

    M(測) - M = -[ m -m(標(biāo))]   

式中，M是物理公式中的值，是被測量的真值。M(測)是測得值。左邊測得值減真值是測量誤差；右邊是測量中的標(biāo)準(zhǔn)的偏差。

       B 關(guān)于代換

我們要知道測得值M(測)，知道砝碼（測量中的標(biāo)準(zhǔn)）的標(biāo)稱值m(標(biāo))，而不知道被測量的真值M和砝碼的真值m,我們又知道砝碼的誤差范圍。我們利用天平平衡這種物理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了砝碼真值對被側(cè)量真值的等量代換；由砝碼的標(biāo)稱值對測得值的代換，得到了測得值。又由于已知砝碼的誤差范圍，我們也就可由（5）式得知測得值的誤差范圍。

3 用尺測長度

L表被測物體之實(shí)長，l表尺之實(shí)長。L(測)表物長測得值，l(標(biāo))是尺長標(biāo)度值。

物理公式

           L= l

計值公式   

          L(測) = l(標(biāo))

測量方程  

            L(測) = L l(標(biāo))/ l

式中L、l(標(biāo))是常量；L(測)、l是變量。微分得誤差關(guān)系

             δL(測) = -δl

物長測得值與尺長實(shí)際值成反比。尺大，則測得值小；尺小則測得值大。同上述質(zhì)量測量一樣，長度測量也體現(xiàn)了誤差的定義，體現(xiàn)了取得長度測得值的代換關(guān)系和求得誤差的代換關(guān)系。

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（二）真值定義置疑

國際標(biāo)準(zhǔn)《VIM (2008)》 給出的定義為

2.11 (1.19)  true quantity value     true value of a quantity     true value

    quantity value consistent with the definition of a quantity

    我國標(biāo)準(zhǔn)《JJF1001》 給出的定義與上述定義相同

2.21 量的真值   簡稱真值

    與量的定義一致的量值。

   

接 3# 史錦順

“真值是與量的定義一致的值”這個定義，由于載入國際標(biāo)準(zhǔn)，也載入我國標(biāo)準(zhǔn)，以往不知忽悠過多少人，筆者也在其中。近來看網(wǎng)友關(guān)于真值問題的辯論，有人引用此定義，才認(rèn)真想這個問題。原來這個定義，竟是一句沒有內(nèi)容的空話，一句違反定義規(guī)則的廢話。

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1 下定義是為了明確概念，要言之有物，講明是什么意思。給真值下定義就是要說明真值這個概念指的是什么意思，它與其他概念如測得值、標(biāo)稱值有什么區(qū)別。“與量的定義一致的值”，什么是量的定義？是本文開頭那個關(guān)于量的定義嗎？顯然不是。從上下行文、舉例（量塊長度的指定點(diǎn)）來猜，大概講的是指定的量所處的的條件。但是指定條件再完備，也區(qū)分不開是真值還是測得值。所以這個真值的定義，沒有觸及真值的本質(zhì)，是一句不著邊的空話。

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2 下定義的主要方法是屬加種差。（這里的屬和種是邏輯學(xué)中的大類和小類。類似動物學(xué)的屬和種的關(guān)系。）

例如，人的定義

        人就是能制造和使用生產(chǎn)工具的動物。

這是一個用屬加種差來定義的經(jīng)典例子。人的“屬”（邏輯學(xué)意義上的大類），是動物，說人是一類動物（不是植物，不是礦物）；是哪類動物呢，是“能制造和使用生產(chǎn)工具的”的動物。“能制造和使用生產(chǎn)工具”是人與其他動物的種差。

GUM是反對真值概念的。但GUM對真值卻不經(jīng)意地給出一個不賴的定義。GUM說：“真值就是實(shí)際值”。實(shí)際值就是實(shí)際的量值，客觀的量值。這是一個簡明的“屬”加種差的定義。定義中的量值是真值的屬，“實(shí)際”二字表明是客觀存在，是客觀的值，不是測得值，不是標(biāo)稱值，不是估計值。可惜的是：GUM沒有貫徹這個概念。

當(dāng)今的關(guān)于真值的定義，指明了“屬”，卻沒有指明種差，缺少定義的必要成分，因而不能起明確概念的作用，是個無效的定義。

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3 下定義的規(guī)則之一是不能循環(huán)，即不能在定義中包含定義。

如說“人是符合人的定義的動物”是不行的，不符合定義規(guī)則，是廢話。 若說“符合定義的動物是人”，則邏輯錯，內(nèi)容更錯。

當(dāng)今的真值定義：“真值是與量的定義一致的值”，定義中包含定義，是個模模糊糊的循環(huán)定義，違反定義規(guī)則，犯了邏輯錯誤。

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有人說，不確定度難懂。我說，你弄不懂，這就對了，說明你頭腦中有正常的邏輯關(guān)系在把關(guān)，學(xué)不懂，是因?yàn)椴淮_定度論本身有大量邏輯錯誤。說到這兒，那些相信不確定度論的人會很反感；不要緊，我慢慢地寫，您耐心點(diǎn)兒看。我已寫了十八評、十八論、三評國際標(biāo)準(zhǔn)、三評國家級樣板評定，今后再來“辨析”它若干次，我確信，總有人感興趣，總有人能看出門道來。