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标题: 不值得宣扬的不确定度——《误差理论与数据处理》商榷 [打印本页]

作者: winteer 时间: 2016-8-18 17:35
标题: 不值得宣扬的不确定度——《误差理论与数据处理》商榷

不值得宣扬的不确定度

——《误差理论与数据处理》商榷

史锦顺

《误差理论与数据处理》（2010第6版费业泰主编）是我国高校重点教材。被多所高校采用。影响甚广。其第四章“测量不确定度”由合肥工业大学陈晓怀教授负责编写。本文对这一章的内容，提出商榷意见。

（一）从狐假虎威到指狐为虎

测量不确定度的概念，是美国人Churchill Eisenhart 于1968年提出的。

本来，人类长期用准确度来表明测量仪器的指标，准确度就是测得值的误差范围。

有现成的术语不用，却另起炉灶，叫“测量不确定度”，令人费解，什么意思，你得猜。有位网友说：四年读下大学，学不确定度五年，竟参不透不确定度的含义。老史苦心琢磨，二十年了。结论是：不确定度不是好东西。今日东，明日西，没有准谱。

一曰“可信性”。铯原子频标不确定度5E-15，只能理解为偏差范围是5E-15，如果说不确定度是可信性，就得说可信性是14个9；两个9的可信性是很高的要求，4个9的可信性，极难达到，14个9的可信性，不靠谱。

二曰“分散性”。不确定度的主定义是分散性。这符合GUM引出不确定度时的说法：西格玛除以根号N称为不确定度。测量仪器绝大多数是以系统误差为主的。只讲分散性不讲偏离性，这可犯了大忌，那是拣了芝麻丢了西瓜。

三曰“包含真值的区间”。不确定度论否定误差理论的出发点是“真值不可知”，主张真值不可知的不确定度论却声称自己包含了真值，自己戳穿了自家的“不可知”的肥皂泡。它自已都不相信自己，还怎能让人家相信它？

美国的《机械量测量》（第5版），德国的《电气测量》（第8版）都说“不确定度就是误差范围，不确定度分析就是误差分析”。

美国的测量仪器公司安捷伦公司、福禄克公司，公开申明：不确定度就是准确度。

啊！炫耀多时的不确定度，原来竟是个让人费解的虚名。理论上错误多多，评定方法上弊病多多，哪有值得宣扬的地方？

为什么要推出个“不确定度”来呢？归根结底是为了宣扬一种哲学理念：不可知论。具体说，不确定度论声称：真值不可知，误差不可求，可以评定不确定度。如是，不确定度论的使命就是取代以真值概念为基础的误差理论。

不确定度论的基本立足点是不可知论；主要手段是诬陷误差理论。所提出的理论，诸如定义、分类、模型、计算方法等，错误多多；而评定方法弊病多多。一句话，不确定度论没有一条可以实际应用的学术主张。不确定度论的突出特点是蒙骗，它的名称，就是虚张声势。

“测量不确定度”这个名字，来到世上，就有狐假虎威的嫌疑。

不确定性原理，是量子物理的一条重要理论。1927年由德国科学家海森堡提出。

英文的不确定性与不确定度是一个词（uncertainty）。叫个测量不确定度，就必然让人联想到量子理论的“不确定性原理”，使人有一种这是客观规律的错觉。其实，二者风牛马不相及。不过，提出、宣扬不确定度概念的美国人以及推行不确定度论的国际文件，从来不提测量不确定度与量子理论之不确定度性有关联的话。但，十分明显：狐假虎威的作用，却一直存在，谁敢怀疑测量不确定度，就可能被人说你是对量子物理基本原理不恭。

到了费业泰主编的《误差理论与数据处理》（以下简称《费书》），事情又进了一步，正式“认祖归宗”。本来的狐假虎威，变成“狐虎一脉，狐为虎种”。这种“指狐为虎”，当然是荒谬的。

《费书》说：

“不确定度一词起源于德国物理学家海森堡在量子力学中提出的不确定关系”。

提出测量不确定度的美国人，并没说不确定度一词的起源。《费书》却说“不确定度”起源于海森堡，起源于量子力学，这就为不确定度论假设了根基，似乎它根深蒂固、不可动摇。

其实，测量不确定度充其量不过是对测量的一种表征方法，与量子力学毫无瓜葛。

至于测量不确定度本身到底如何，有没有道理，能不能实际应用，是解决问题还是添乱，需要人们去认识，去评说，特别是必须由实践来检验。

科学是不准冒充的。“狐假虎威”不行；“指狐为虎”更不对。不确定度论是人为的肥皂泡，必定被刺破而烟消云散。

（二）一抑一扬，真假混淆

《费书》写到：

误差是测量结果与真值之差，它以真值为中心或约定真值为中心；而测量不确定度是以被测量的估计值为中心，因此误差是个理想的概念，一般不能准确知道，难以定量；而测量不确定度是反映人们对测量认识不足的程度，是可以定量评定的。

【史评】

很明显，《费书》的立场是一抑一扬。“抑”是贬低、压制误差理论；“扬”是吹捧不确定度论。

《费书》的第一句话“误差是测量结果与真值之差，它以真值为中心或约定真值为中心”，这里边有两个错误。

第一概念错位。开头的误差（红字）二字是误差元（测得值与真值之差），红字“它”，语法上是误差，是误差元，而内容却变成了“误差范围”，只有误差范围才表征区间，才有中心。这个代词“它”不对，必须改为“误差区间”或“误差范围”。

第二，误差理论的区间概念有两个，而不是一个。计量时的区间是“以真值为中心、以误差范围为半宽的测得值区间”。计量时有计量标准，用被检仪器测量标准，测得值在测得值区间内，仪器合格，否则不合格。这就是计量，简单、明白、正确。测量时的区间是“以测得值为中心、以误差范围为半宽的区间”。这个区间包含真值。整个计量体系，就是保证这一点。这是测量的基础，计量的目的。用计量过的合格仪器测量被测量，测得值加减误差范围就是测量结果。测量结果中包含真值，于是就达到了测量的目的。否定这一点，就是否定人类的测量计量史，就是否定客观事实。

《费书》的前三章，费业泰老先生费力地讲了经典的、无懈可击的误差理论，而费先生手下的一位编者陈晓怀（教授、博导），竟然说：“误差是个理想的概念，一般不能准确知道，难以定量”，误差不知道、难定量，还讲什么误差理论？这是对误差理论的攻击，是对费先生的不恭。既不礼貌，也完全不顾历史事实。且看百年余年来光速测量的误差范围的表达。

（1）1902年迈克尔逊——旋转镜法

C=299890 km/s ± 60km/s

（2）1922年迈克尔逊——旋转镜法（两山之间）

C=299798 km/s ± 4km/s

（3）1950年埃森（Essen）——测定微波波长与频率

C=299792.5 km/s ± 1 km/s

（4）1958年弗鲁姆（Errome）——微波干涉法

C=299792.5 km/s ± 0.1 km/s

（5）1973年美国国家标准局——激光法

C=299792457.4 m/s ± 1.1 m/s

（6）1974年美国国家物理实验室——激光法

C=299792459.0 m/s ± 8 m/s

1983年，国际计量大会，由秒定义值及光速定义值，定义长度单位米的值。真空中光速定义值是299792458 m/s. 此后，真空中的光速成为无误差的、有无限有效数字的定义值、名义值。大气中的实际光速，比定义值的偏差，最大范围达1E-6。这要计入多普勒测速的误差范围。

误差理论讲的误差，是泛指概念，包括误差元（测得值减真值）与误差范围（误差元的绝对值的一定概率意义下的最大可能值）。在历史上，误差理论的实用概念，从来都是误差范围（有时称极限误差，通常都叫准确度）。

《费书》在否定误差理论有以测得值为中心的区间后，竟然说：“测量不确定度是以被测量的估计值为中心”。就是说，以测得值为中心的区间是不确定度的区间。这是张冠李戴，是鸠占鹊巢。查查历史上的著名测量结果。例如如上所列的光速测量结果的表达，都是以测得值为中心的。这些以测得值为中心的区间，都是误差理论的区间！

以测得值为中心的、以误差范围为半宽的区间中包含真值，这是测量计量全部理论的核心。是误差理论的真谛。把这个区间无端地送给不确定度论，是《费书》第四章的一个原则性错误。这是对误差理论的贬低，是对不确定度论的吹捧。这种论调不该出现在误差理论泰斗级人物费业泰先生主编的书中。陈晓怀教授，你不该为吹捧不确定度，而忘了误差理论，更不该忘了费老先生！

作者: 流氓插件 时间: 2016-8-18 19:00
陈教授对“测量不确定度”的阐释或有所偏差？根源可能还在于对“不确定”的定性——究竟是是这‘世界’本身长得“不确定”？还是人们的认识能力有限而“不确定”【‘世界’本身是‘确定的’--有真相的】？.....这是个‘哲学’问题，人文与社会学家可以无尽的扯下去！但若是前者的思维，那是与测试计量之类的技术科学不相宜的---不存在‘真相’，还追求什么？只有捣糨糊了.....

但是，将【测量误差范围（有时称极限误差）】称作“‘测量’不确定度”比以往“通常都叫‘测量’准确度”要顺一点。此外，强调达不到100%的‘包含概率’也是适宜的。...... 只要别说歪了、用滥了，“‘测量’不确定度”是个好东西！

作者: 蔡鑫 时间: 2016-8-18 19:39
谢谢楼主分享

作者: tgboler 时间: 2016-8-18 19:39
一个不确定度l论让计量界乱了二十年，干脆换个名，叫“测量确定度”吧

作者: 爱上阿南 时间: 2016-8-18 19:43
感谢史老，读了您的文章引发了我对不确定度概念的进一步思考！我一直以来对有些描述不解，如“误差是个理想的概念，一般不能准确知道，难以定量”，什么叫“一般”不能准确知道，到底能还是不能，还是有时能有时不能啊？但我还是认为“不确定度”理论还是有可取之处的，尽管该理论还有很多须完善和明确的地方，他强调了对测量结果的风险控制，正如一位老师讲过的，同一测量过程，不同人可以评定出不同的不确定度结果，评得小的人，说明他更自信，但要承担的风险要大些。个人认为测量误差和测量不确定度从定义看是两个不同的概念，可以共存互补！

作者: 3266364gxf 时间: 2016-8-18 19:43
的确值得计量行业深思

作者: redfree 时间: 2016-8-18 19:45
回复 3# 星空漫步

发文时，我曾想：对陈教授，话有些重，她也不过是“老生常谈”或“人云亦云”而已，不必过分地苛求她。但若改，又失去文章的棱角，就没改。让陈教授受委屈了。我说的，绝不是客气话。星空漫步先生帖中，说了中肯的话：其实谁也不怪，大家都是被那几个炮制不确定度论的人给忽悠了。老史有时话说得重，意在促使一时被蒙蔽的人猛醒。有人觉得不是别人错，就是老史学不懂不确定度，乱放炮。例如规矩湾先生多次这样说。不过老史不恼火，这正说明老史争论的必要，也是老史存在的价值。
谢谢星空漫步对我文章的必要、恰当的补充。

作者: qq53039 时间: 2016-8-18 20:33
史老师说的也有道理，翻译成不确定度这个名词确实让人听上去不太直观，应该弄个好理解的名字。

作者: lkamxmk 时间: 2016-8-18 20:37
到底是史老，见识不一般，本人坚决表示支持！
但不知费老先生对该教材的第四章是怎么看的，或许他本人也只好无可奈何花落去，最多是和一和稀泥，两不得罪，从而导致史老所说的书中内容出现自相矛盾。看来归根结底大家还是被美国鬼子给忽悠了。

作者: ck99945 时间: 2016-8-18 20:50
不确定度太多不确定

作者: 光头人1 时间: 2016-8-18 21:14
客观的讲
误差理论有它理论上的缺陷，
不确定度又有分析方法上的缺陷

如果非要这样理论，也没这个必要

作者: 威风凛凛 时间: 2016-8-18 21:50
希望国家权威部门能够将不确定度和误差理论取长补短制定一适合检定需要的可行的评定方法。实际现在的计量人员在检定过程中既写不确定度，又采用误差理论。

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