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真值頌
史錦順
真值是經(jīng)典測(cè)量學(xué)的核心概念。有了真值概念,才有誤差,才有準(zhǔn)確度。 真值,多么響亮動(dòng)聽(tīng)的名字!世上最美好的事物譽(yù)為真、善、美,真為首。真實(shí)、真正、真心、真誠(chéng)。最正確的道理叫真理,最準(zhǔn)確的值叫真值。測(cè)量的目的是求得真值,計(jì)量依賴的是真值。真值,我們的目標(biāo),真值,我們的旗幟! 1 真值的存在和可確定性有國(guó)際規(guī)章的依據(jù) 國(guó)際通用計(jì)量學(xué)基本名詞(VIM)稱:“量是現(xiàn)象、物體或物質(zhì)的可以定性區(qū)別和定量確定的一種屬性。” 量的定量確定值就是真值。可見(jiàn),VIM的第1章第1條就開(kāi)宗明義地界定真值是存在的,是可確定的。 2 真值的真理 測(cè)量就是確定真值。由于測(cè)量?jī)x器的限制,得到的是測(cè)得值。測(cè)得值與真值之差是誤差。人們用測(cè)得值與誤差范圍來(lái)表征真值。依誤差大小,可把量值分為測(cè)得值、相對(duì)真值、真值。通常測(cè)量結(jié)果是測(cè)得值。各級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的值是相對(duì)真值,誤差可略的值稱實(shí)用真值(約定真值),誤差無(wú)限小、相對(duì)真值的極限是真值。初看,真值和真理可相比擬;細(xì)想,真值是真理的一種形態(tài),真理涵蓋真值的道理。真值就是客觀值、實(shí)際值、準(zhǔn)確值。測(cè)量講究準(zhǔn)確,追求準(zhǔn)確。真值就是準(zhǔn)確值。準(zhǔn)確分相對(duì)準(zhǔn)確和絕對(duì)準(zhǔn)確。相對(duì)準(zhǔn)確值是有誤差的值,是具體條件下對(duì)量的正確認(rèn)識(shí)。絕對(duì)準(zhǔn)確寓于相對(duì)準(zhǔn)確之中,相對(duì)準(zhǔn)確包含絕對(duì)準(zhǔn)確的因素。隨著誤差逐漸減小,相對(duì)準(zhǔn)確越來(lái)越接近絕對(duì)準(zhǔn)確。誤差無(wú)限小時(shí),相對(duì)準(zhǔn)確的極限是絕對(duì)準(zhǔn)確。 真值的表征值是相對(duì)準(zhǔn)確的相對(duì)真值。 3 微小誤差準(zhǔn)則
同需要相比,可以忽略(小一個(gè)量級(jí)或更小)的誤差稱微小誤差。微小誤誤差可略,而且應(yīng)當(dāng)忽略,這是測(cè)量的一條基本原則,也是人類處理事務(wù)的常規(guī)。純金再純,也會(huì)有雜質(zhì),達(dá)到七個(gè)9,還有億分之幾的雜質(zhì)。喝水要喝純凈水,但不能要求絕對(duì)純,雜質(zhì)少到一定程度即可,不忽略,就無(wú)水可喝。三聚氰胺有害,不許摻到牛奶中。但卻不能要求牛奶絕對(duì)不含這種成分。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求其含量小于百萬(wàn)分之一。 說(shuō)準(zhǔn)確就要絕對(duì)準(zhǔn)確,這既不必要也不可能,而應(yīng)是根據(jù)需要,達(dá)到一定程度就可以了
。處理有效數(shù)字,體現(xiàn)了這一準(zhǔn)則。比所要求誤差小一個(gè)量級(jí)或更小的數(shù)字位,作舍棄或進(jìn)位處理。 檢定測(cè)量?jī)x器,必須要有標(biāo)準(zhǔn)。用比被檢測(cè)量?jī)x器誤差指標(biāo)小一個(gè)量級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)就可以了,不必去和基準(zhǔn)比,也比不起。 微小誤差可略,相對(duì)真值可代表真值。 4 等量代換技巧 等量代換是數(shù)理科學(xué)的重要方法。用x代表未知數(shù),就可以建立方程求解,代數(shù)法比算術(shù)法容易多了。測(cè)量中廣泛應(yīng)用等量代換。有廣義量對(duì)特定量的代換,標(biāo)準(zhǔn)量的真值對(duì)被測(cè)量的真值的代換等。推導(dǎo)誤差方程(見(jiàn)奇跡文庫(kù)史錦順文),用了多個(gè)真值,但最后公式中真值并不出現(xiàn),而成立的是誤差與誤差實(shí)驗(yàn)值的關(guān)系方程,這是巧妙的代換法。誤差定義為測(cè)得值與被測(cè)量真值之差,既通俗又確切。這是誤差的物理意義。檢定工作中常以標(biāo)準(zhǔn)的真值代替被測(cè)量的真值來(lái)確定誤差,用了等量代換。明白等量代換的道理,就不至于上真值否定論的當(dāng)。 5 最佳估計(jì) 統(tǒng)計(jì)中,平均值的極限是數(shù)學(xué)期望,平均值是數(shù)學(xué)期望的最佳估計(jì)。貝塞爾公式巧妙地用平均值代換了內(nèi)層中的取極限,得到實(shí)用的計(jì)算方法,實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方差成為方差的最佳估計(jì)。不取極限的阿侖方差是取極限的阿侖方差的最佳估計(jì)。 誤差無(wú)限小的相對(duì)真值的極限是真值,因此誤差足夠小的相對(duì)真值是真值的最佳估計(jì)。我們有理由以實(shí)用真值當(dāng)真值。 6 鳥(niǎo)籠說(shuō) 誤差范圍好比鳥(niǎo)籠子,籠子中心坐標(biāo)是測(cè)得值,鳥(niǎo)的位置是真值。籠子越小,鳥(niǎo)的站點(diǎn)確定得越細(xì)。籠子逐漸減小,則鳥(niǎo)的位置越來(lái)越精確。最后,籠子小成一點(diǎn),鳥(niǎo)也就在點(diǎn)上。鳥(niǎo)在哪里?在籠子里游蕩,但可用籠子的坐標(biāo)及籠子的大小來(lái)限定。這就是用測(cè)得值與誤差范圍來(lái)表征真值的生動(dòng)比喻。 7 順序說(shuō) 定義誤差是測(cè)得值與被測(cè)量真值之差,似乎是先有測(cè)得值、被測(cè)量的真值,后定誤差。其實(shí)不然,是先用標(biāo)準(zhǔn)定誤差。測(cè)量時(shí),信息到來(lái)的順序如下。第一步,根據(jù)需要,憑指標(biāo)選擇測(cè)量?jī)x器,因而選定測(cè)量?jī)x器,就意味知道了誤差范圍。第二步,進(jìn)行測(cè)量,得到測(cè)得值。 通常情況下,知道測(cè)量?jī)x器誤差,得到了測(cè)得值,就知道了被測(cè)量真值的信息(測(cè)得值加誤差范圍),測(cè)量就完成了。 8 真值的殿堂 真值在哪里?特定量的真值是具體的被測(cè)量本身。只是賴以測(cè)量的儀器有誤差,得到的是測(cè)得值。你要追求更準(zhǔn)確,可到計(jì)量院去,用標(biāo)準(zhǔn)儀器測(cè)量,得到該量的相對(duì)真值,且可逐級(jí)提高準(zhǔn)確度等級(jí)。 廣義量的相對(duì)真值、真值在計(jì)量部門。計(jì)量院的各級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn),是各個(gè)等級(jí)、檔次的相對(duì)真值。基準(zhǔn)的標(biāo)稱值是實(shí)用真值(約定真值)。計(jì)量院是真值的殿堂。 |