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| 科学与技术中测量的不确定性 | 发布于:2015/11/24 | |
| 科学家探讨自然规律，用数学公式表示他们的发现，得到真实的物理关系，其中变量和常数所代表的都是真值。但由于实验的不完美或理论的缺陷，测量得到的结果总是在一定的近似范围内。真值原则上是不知道的。例如，测量要求使用严格确定的物理单位。然而在单位制的定义与其实际实现之间存在差异。定义是理论上的，而实际使用的是用物理设备制造的实物来体现的，于是测量必然会产生误差。 为了确定一个物理量的真值，实验者首先依据数学公式得到估值，它近似等于真值。其次估计测量的不确定性，它用误差的绝对值表示。估值比真值大还是小是未知的，但是可以得出不确定性的间隔。 高斯最早提出计算误差的最小二乘法把误差分为两种，一种叫规则或恒定误差，另一种叫无规则或随机误差。他提出的形式体系只是建立在随机误差的基础上，后来实验发现恒定误差有时会占压倒优势，因此，必须考虑进来，称其为未知的系统误差。 一般来说，可以假定未知的系统误差和随机误差大小在同一个量级。随机误差是在实验中瞬时出现的，可以通过重复测量得到的分散数据定量地处理。而未知的系统误差是不随时间变化而恒定的扰动，只要设备运行，它就会起作用，其大小及符号都是未知的。受环境和边界条件的影响，它既不能靠调整实验装置也不能利用任何其他方法消除。考虑到系统误差引起的偏差，人们不得不区分期待值与真值，由于这种区分在常规误差计算中不存在，因此，本书作者建议推广经典误差计算概念。此外，为了克服在研究中发现的新困难，作者在本书中建议了一种替代性误差模型，并提出了一种所谓的“严格定义的测量条件”。以使误差计算回归其统计学意义。 本书第一版出版于2005年，这里评介的是第二版。作者调整和修订了第一版的结构，强调了用实例展示如何定位测量真值的不确定性间隔。这些例子证明了这种程序的有效性和可靠性。 全书内容分4个部分，共23章。第1部分 误差的特征、组合和传播，含第1-8章：1.测量的基本概念；2.测量过程的形式体系；3.正常源分布；4.估值与期待值； 5.偏差与随机性； 6.误差传播，双变量；7.误差传播，m变量；8.级联函数。第2部分 最小二乘法调节，含第9-12章：9.最小二乘法形式体系； 10.系统误差的结果； 11.最小二乘法估值的不确定性；12.不确定性空间。第3部分 线性与线性化系统，含第13-18章：13.直线；14.指数；15.平面；16.圆；17.抛物面；18.最小二乘法三角多项式。 第4部分 一般度量学问题，含第19-23章：19.单位传播；20.标度链；21.成对比较；22.基本物理常数；23.度量的要点。 本书内容翔实，观点独特，实用性很强。书中详细阐明了误差计算的基本原理、不确定性的理解、测量值的真值定位等，对于从事物理科学以及工程技术的实验者以及教学与科研人员是十分珍贵的参考资料。 丁亦兵，教授 （中国科学院大学） Ding Yibing，Professor （The University，CAS）Anthony L.Peratt Physics of the Plasma Universe 2nd Edition 2015 http：//link.springer.com/book/ 10.1007/978-1-4614-7819-5 E-ISBN9781461478195 P-ISBN9781461478188 来源：国外科技新书评介 |
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