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作为老师,你能做到揣着明白讲糊涂吗?

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  • 作为老师,你能做到揣着明白讲糊涂吗?

    武汉大学叶晓明

    古语云,师徒父子。即便跪拜于山野,抑或薄酒于草堂,都将信守天伦,终生为誓。以我看来,为人之师,最大之辱莫过于徒儿被骂师娘所教。此乃职业伦理,无须拔高。但凡有为师者公然有违天伦,对徒儿行坑蒙诈骗之术,那自然是寻臭之道。

    兹有测量行业,经典测量理论流传百年,但近年来被我掀底。如此一来,从事测量理论教学的老师们必将面临抉择。现仅以二个最简单的案例演示如下,见表1

    1.
    珠峰高程测量结果为:

    x=8844.43m

    其精度为:

    σ(x)=0.21m

    一直流电压的测量结果为:

    x=5.0V

    其不确定度为:

    u(x)=0.1V


    这是所有测量人都认同的表述方法,因为精度(精密度,测绘行业)和不确定度(非测绘行业)都是测量结果的发散性含义。

    现在,我把这二案例的表达修改为如表2

    2.
    珠峰高程测量结果为:

    8844.43m



    其精度为:

    σ(8844.43m)=0.21m
    一直流电压的测量结果为:

    5.0V

    其不确定度为:

    u(5.0V)=0.1V


    这时您一定会摇头,说这违背了最基本的数学概念,因为8844.435.0都是常数值,其方差(标准偏差)必须是0

    您的说法的确是对的。但是,非常不幸,表1和表2的二种表述实际是等价的。不过是前者穿了个马甲x,而后者只是把马甲x给扯掉(等量代换)了:测量结果是8844.43m5.0Vσ(8844.43m)u(5.0V)当然就是测量结果的发散性。——表1和表2所表达的数学含义实际上完全一样。

    就是说,表达式σ(x)=0.21mu(x)=0.1V实际分别是数值8844.435.0自己跟自己的发散性,当然违背了数学概念。不过是因为传统测量教科书和测量规范中测量结果(或观测值)都穿了个马甲,使得人们一直没有认出测量结果发散性概念定义的本来面目。

    一个看似很小的问题,其实隐含着一个最基本的数学概念问题:测量结果究竟是常量还是随机变量?显然,传统经典测量理论把测量结果——一个数值看作是随机变量实际是偷换了概念,这就触及到测量理论整个概念体系的基本逻辑架构了,基于这一偷换概念导致的其他概念(如误差分类概念)当然都失去了逻辑根基。

    前些时把这个议题的学术建议书发给了相关学术组织,同时该建议书的文本也完全公开http://blog.sciencenet.cn/blog-630565-1238932.html,很多老师都看了,也都明白了要害点,网络上也有了积极的讨论,譬如:http://www.gfjl.org/forum.php?mod=viewthread&tid=219174&extra=page%3D1,真相已经大白于天下了。即,无论观测值还是测量结果,它们都是数值,根据纯正的概率论概念,数值属于常数,常数的数学期望是自身且方差是0;真正的随机变量是误差和真值这些未知量,正因为未知量无法赋予数值,才用概率值来描述其不确定性;不确定度是误差和真值的不确定度,而绝非测量结果的不确定度。如表3.

    3

    ----

    测量结果x0 误差 真值xT
    数学期望

    x0

    0

    x0

    方差

    0

    u2 () u2 ()

    按照这一概念原理,表1和表2的正确表述是表4.

    4
    珠峰高程测量结果为:

    x=8844.43m

    其精度为:

    σx)=0.21m

    一直流电压的测量结果为:

    x=5.0V

    其不确定度为:

    ux)=0.1V


    现在,无论精度还是不确定度,传统经典理论中用于偷换概念的马甲已经被撕掉了,测量结果的发散性概念在课堂上就讲不下去了,无论测绘、仪器还是计量学科。那么,老师们该怎么办呢?还能继续用马甲障眼法去蒙蔽学生吗?能够揣着明白跟学生讲糊涂吗?这当然万万不可,请老师们慎之、慎之,故意误人子弟之事切不可为!退一步讲,如果有学生当堂要您对表1和表2作出解释,那您也就很尴尬了。所以,赶紧一起来研究新概念理论吧。

    有话传来,说我言辞不该这么激烈,甚至有论文审稿意见也以此为拒稿理由(曾经想发一篇介绍新理论的中文稿),但我一直不明白究竟哪句话激烈了。传统理论有错误,应该纠正,这本来属于就事论事,又不针对个人,怎么叫激烈呢?要怎么样才算温柔呢?温柔了又能怎么样呢?学术研究本来就该有一个起码的严肃态度,一就是一,二就是二,错了就改,不服就辩,这本来就不是个问题。新理论的研究本来就是针对传统理论的错误而展开,目标就是要取代传统理论;如果不明确指出传统理论的错误要害,不是为了取而代之,那新理论的研究就没有了存在的意义。

    想起了20年前指出某日本仪器设计有错误的事情,也是有中国专家最后纠缠于不该言辞激烈。……唉,激烈也好,温柔也罢,错误不都最终还是要改正吗?难道把错误说成其它就可以不用改了?难道还能揣着明白继续跟学生讲糊涂?一方面号召要创新,要搞原创研究,另一方面却找各种理由要保护传统、拒绝进步,这就是叶公好龙了。

    这一研究一直备受阻扰。现在看来,即使在多篇SCI论文已经发表、证据道理清清白白的情况下,仍然有人试图背弃师徒伦理、继续采用教科书中的错误概念灌输学生,其动机和目的我不便猜测(当然不排除有些人实际就没搞懂测量理论和概率论是怎么回事)。但凭历史经验,几乎可以肯定,跟保守学术势力的斗争将旷日持久,或将超越学术争论的范畴。因为对于表1和表2所显示的概念性错误,传统经典测量理论根本无法为自己开脱,学术层面实际已经无论可争。

    2020 7 15 于武汉大学

    理论分歧详情见附件(ppt文件下载后以只读模式打开播放即可)
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  • 未来工程师

    第1楼2020/07/19

    应助达人

    教会徒弟,饿死师傅。 真本事流传下来太难了

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  • huacai

    第2楼2020/07/19

    开明的话,应该可允许百家争鸣,老师的表述比较严谨,过去的虽然不严谨,但是大家都知道她的意思,就是老师表述的意思

0
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  • yeses

    第3楼2020/07/20

    您再把附件仔细看一遍吧,后面的区别就大了。

    huacai(huangfx) 发表:开明的话,应该可允许百家争鸣,老师的表述比较严谨,过去的虽然不严谨,但是大家都知道她的意思,就是老师表述的意思

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  • skytoboo

    第4楼2020/07/20

    应助达人

    不是弄这个的,不是很懂,
    但是U(X),现实世界,化学实验里随着X值变小,有时候会增加稀释过程,U(X)计算出来会变大。

    另外一点,即使不稀释,我猜可能仪器对低浓度拟合可能会差一点,响应不是很好。仪器不同浓度点拟合的精密度是不一样的。

    不知道数学那边是怎么表达这规律的。

    U(5V),这种看起来会明白点,能看懂测定5V的时候不确定度。实际运用中也是根据标液的U(X),再合成计算出一个不确定度结果

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  • yeses

    第5楼2020/07/20

    您的疑惑太典型了: 任何测量中,测量结果x是一个数值,数值是不存在变小变大问题的,不能把数值按变量理解。x=8844.43的意思是x只能是8844.43,就是8844.43,传统理论让人们连=号的意思都忘却了

    议题表面是一个数学概念上的严密表达问题,但最终涉及到整个测量理论体系的基本概念逻辑架构,请看附件。

    skytoboo(skytoboo) 发表:不是弄这个的,看不是很懂,
    但是U(X),随着X值变小,现实化学实验里,增加稀释过程,X值不确定度会增加。
    不确定度曲线拟合误差,测定精密度也会有影响,不知道数学那边是怎么表达这规律的。

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  • 仪器小

    第6楼2020/07/20

    做不到!不是这种人!

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  • huanghe007

    第7楼2020/07/20

    给老师的认真治学态度点赞

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  • yeses

    第8楼2020/07/20

    仪器小(Ins_09b307ba) 发表:做不到!不是这种人!

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  • yeses

    第9楼2020/07/20

    谢谢鼓励!

    huanghe007(huanghe007) 发表:给老师的认真治学态度点赞

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  • 穿越时空

    第10楼2020/07/20

    良心过不去。

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