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都成先生文中说:“有些人不接受不理解不确定度的概念,甚至想全盘否定GUM”。
都成所指的“有些人”,大概包括我。
其实,我不是特例。国家计量院的钱钟泰、马凤鸣,就是反对不确定度体系的名家。国家计量院的两任院长潘必卿与童光球,都反对不确定度。再远一点说,1993年初,国际计量委员会就“GUM”投票表决,18名委员,反对票16张(国家计量局转发王大珩给国务院的报告)。那16张反对票,难道不说明问题吗?不确定度体系一出台,就遭到大多数世界级的计量权威的反对,不值得思考吗?
推行不确定度20多年了,走一走基层计量单位,随时随地都反映出计量人员对不确定度体系的疑问与不满。是人们的“不理解”吗?不,是不确定度体系的错误与弊病太多。就以本栏目来说,争论与不同意见那么多,为什么?其根源是不确定度体系本身是错误的。
本人最近写了篇文章,准备上报。揭露不确定度体系的用得最多的五项基本公式全错。错误的东西,为什么要维护?反对错误是正常的,是应该的。而故意掩盖错误,那迟早要被钉在历史的耻辱柱上。无知是可以谅解的,但不能装糊涂。
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不确定度体系的错误有哪些?该文《引言》指出:
立基于不可知论,哲学观错;定义跳槽、分类穿帮、对象与手段混淆,逻辑错;估计代替计算、假设代替分析,方法错;混淆两类测量、混淆两种误差,测量模式错;混淆两种统计,统计方式错。由此导致计量、测量的各种处理方法全错。不确定度体系的一切,没有任何可取之处。不确定度体系是害人误事的伪科学。
哲学问题、方法论问题,是不确定度体系错误的总根。但此类问题,有很深的社会根源,只能耐心探讨,匡正并取得共识,有待时日。
就具体学术内容而言,由于违反测量计量的多项基本法则,不确定度体系的最常用的五项基本公式全错。如今,当家的测量计量导则、规范、规程,规定要用这些公式处理实际业务。这些公式是不确定度体系现实的、具体的危害。这些公式是广大测量计量工作者日常工作必须面对的,急需澄清并纠正。本文着重揭示不确定度体系的公式错误。
不确定度体系是名望不高的几个美国人于上世纪80年代前后受命炮制的。基本的根据是“真值不可知”的哲学观念。说“误差不可求”、“准确度是定性的”,全盘否定在近代现代科学技术发展中功不可没的误差理论。八个国际组织轻率推广不确定度,导致歪理盛行。不确定度体系对误差理论的诬陷,是世界性的曲解,是历史性的冤案。
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《引言》提到的“不确定度体系违反测量计量的多项基本法则”主要有以下几条:
(1)真值可知法则
真值是可知的。物理公式中的量值,都是真值。不确定度体系否定真值的可知性,是物理学的悖论。
量子理论的奠基人之一、不确定性原理提出者海森堡说:“不确定性原理不限制单一测量的准确度”。精密测量是对单一量的测量,单一量测量没有准确度门限。误差范围可以无限缩小,因此真值是可知的。表明量子理论观点的权威是海森堡的原著。当今测量计量界中的“不确定度(uncertainty)”,是冒用,是“狐假虎威”。
See W. Heisenberg, The Physical Principles of the Quantum Theory (tr. 1949); D. Lindley, Uncertainty (2007).
(2)误差可求法则
测量计量工作,不是一步就位,而必须是两步走。测量与计量,二者有区别,但又必定联系在一起,二者缺一不可。这是人类社会中,测量计量的两步走法则。
仪器的误差范围指标,在工厂被确定,在计量中被公证。制造与计量时确定仪器误差范围;人们用已知误差范围的仪器测量进行测量,在得到测得值的同时,是知道测得值的误差范围的。因此,不确定度体系质疑的“误差不可求”,是个伪命题。
(3)等量代换法则
等量代换是数理科学的重要方法。
用x代表未知数,就可以建立方程求解,代数法比算术法容易多了。
测量中广泛应用等量代换。有广义量对特定量的代换,标准量的真值对被测量的真值的代换。测量仪器用计量标准定标,确定了误差范围;此误差范围就是测量仪器测量被测量时的误差范围。这是实现标准量的真值(一般量)对被测量的真值(特殊量)的代换。
误差定义为测得值与被测量真值之差,既通俗又确切。这是误差的物理意义。计量工作中以标准的真值代替被测量的真值来确定误差,用了等量代换。
测量者用测量仪器去测量,此时用测量仪器的误差范围的指标值来当做测得值的误差范围,这是冗余代换,合理而方便。
(4)“误差量的绝对性与上限性”法则
误差量的大小,只论绝对值;误差性能的表达,只论误差绝对值的最大值。对计量标准、测量仪器,其性能标志是误差范围,即准确度。误差元是误差范围的元素,是分析与推导公式的基础。不确定度体系的“测量不确定度”,没有构成元素,没法分析,没法推导公式。
误差量的绝对性与上限性的特点,决定了处理误差问题的绝对性法则与上限性法则。取绝对值、取最大值,就可以推导出测得值区间公式、测量结果公式、误差合成公式。
(5)两类误差区分法则
系统误差与随机误差,是客观存在。区分系统误差与随机误差是测量计量理论的基本点。不确定度体系否定两类误差的客观存在,试图把系统误差都化成随机误差,违反两类误差区分法则,导致结果错误。
(6)对象与手段区分法则
测量计量中,手段的作用与对象的作用同时存在。由于误差量同量值本身比是小量,由微分原理可知,体现两种作用的误差量是代数和。通过选取仪器或计量标准,使其中之一忽略,则突出了另一项误差。这样就达到了区分的目的。
计量检验中的合格性判别,必须分清对象与手段。计量检验的误差是手段的问题。不确定度体系的合格性判别,手段的误差混进了对象的因素,多计了,是不对的。
微分操作,必须认清常量与变量。在计量中,测得值函数是常量。不确定度体系,对测得值(测得值函数)做微分,违反微分法则,导致手段与对象的混淆,在手段中加入对象的因素,造成错误。此错误影响普遍,急待纠正。
(7)两类测量区分法则
依据被测量的性质,测量有基础测量(常量测量)与统计测量(对统计变量)之分。两类测量,决定两种截然不同的分散性表征量σ,决定两种σ的区分法则。
(8)溯源法则;测量计量两步走法则
测量仪器的测得值、计量标准的量值,可以溯源到国家基准。
测量计量是人类社会的有不同职责的两类活动。计量是依靠计量标准,测定测量仪器的误差,以判别仪器的合格性,就是公证测量仪器的性能指标。测量是使用已知误差范围的测量仪器,对特定被测量进行测量,以得到测量结果。
两步走,就必有两个方程,两个方程求解两个未知量,必有解。
(9)两类统计区分法则
测量计量的统计,是“时域统计”,不是“台域统计”。
不确定度体系把仪器误差范围,视为随机误差,按均匀分布处理,是错把“时域统计”当成“台域统计”,由此出发的所有计算都错了。
(10)“取方根”方法
在误差合成方法的推导中,不确定度体系用“方差法”。这对恒值的系统误差,无效,因为常数的方差必为零。而用“方根法”,可以贯通系统误差与随机误差。
(11)“交叉系数决定合成法”方法
决定误差合成方法的是“交叉系数”。不确定度体系与现代某些误差理论书籍所用的“相关系数”,意义上有岐解,对系统误差无法计算,只能靠“假设不相关”。靠“假设”,是伪科学。
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