Измерения в науке, технике и быту. Кризис современной метрологии
Коллеги, знаете ли вы, что существует два журнала, издаваемых ФАТРиМ, ВНИИМ им. Менделеева, ВНИИОФИ, ВНИИФТРИ, ВНИИМС, УНИИМ, РНТЦИСМОС, МА под названиями "Измерительная техника" и "Метрология". Известно, что один из журналов является основным, а второй - приложение к основному. Мой вопрос: "Какой из этих журналов является главным, а какой приложением?
Вопрос, конечно, для студента первого курса технического ВУЗа. Бесспорно же "Метрология" главный, а "ИТ" - приложение. Потому как главное, целое не может быть приложением к своей части. Не так ли? Измерительная техника есть раздел метрологии - большой сферы науки и практической деятельности, занимающейся всеми аспектами измерений. Измерительная техника занимается общими вопросами техники - всякими гайками, соленоидами и пр. Но смысл и направление конструирования, целеполагание дает этой технике метрология. И как так получилось, что измерительная техника встала над метрологией, которая стала всего ли каким-то разделом измерительной техники - это очень даже удивительно.
Я полагаю, что это может главный порок современной метрологии.
Современная метрология действительно весь упор делает на процесс и технику собственно измерений. А что есть результат измерений, что дальше делается с этим результатом измерений - современную метрологию практически не интересует. Главное чтобы был правильный прибор, чтобы он регулярно поверялся, а что он измеряет и для чего измеряет, что есть сам предмет измерения, что с этим результатом делается дальше - это современную метрологию почти не интересует. Это как в больнице. Главное чтобы правильно были засунуты градусники под мышкой. А что получается и что потом делается - это уже метролога не интересует.
Но ведь измерение - это только начало некоей деятельности. Затем нужно записать или иным образом прдъявить результат измерения, далее с ним что-то нужно делать, причем без метролога нельзя правильно использовать результат измерения. К тому же в подавляющем большинстве случаев в настоящее время измеряется вовсе не то, что интересует практика. Если практика интересует объем или масса нефти в резервуаре, то измеряется вовсе не это, а косвенные показатели - длина, температура, плотность и т.д. И из этих косвенных результатов измерений нужно составить представление о массе нефти или ее объеме. Т.е. должна быть некоторая работа с самими измеренными данными. Правильная работа с результатами измерения не менее важна, чем правильный прибор.
И вот в области работы с результатами измерений просто беда. Вплоть до того, что нет ясности, что представляет собой сам результат измерения.
Например, мы получили в результате измерения некоторую числовую субстанцию - 220 (чего-то). Так вот что есть это "220"? Есть ли это целое число? Но целые числа получаются в процессе счета. И если мы сосчитали 220 ящиков, то мы можем пометить каждый ящик с первого по 220-й. А можно ли пометитьь вольты в результате измерения? Более того, если мы правильно сосчитали ящики, то кто бы дальше их не пересчитывал - хоть монгол, хоть кочегар - результат будет тот же самый.
Но если мы измерили напряжение в данной сети 220 вольт, то придет другой Иван Иванович со своим прибором и измерит это же самое напряжение и скажет, что оно равно 219,65 (вольта). И мы не можем сказать, что он не прав, хотя его число совершенно не совпадает с нашим. Таким образом, счет дает однозначные результаты, не зависящие от исполнителя счета. А вот измерение может давать разные результаты по отношению к одному и тому же объекту измерения. И это не обязательно ошибочно. Таким образом, числовая институция, которой описывается результат измерения, полностью отлична от счетной числовой институции.
Но есть еще один главный тип чисел, который разработал Георг Кантор. Это вещественные или действительные числа. Так может результат измерения описываются математическими вещественными числами? Увы, тоже нет. Потому что и для действительных чисел 220.00000... и 219.65000 - это разные числа. А как результат измерения - это есть разные описания одного и того же объекта - напряжения. Т.е. тоже не совпадают характеристики.
Кроме того, у вещественных чисел кроме их единственной величины нет никаких иных характеристик. А у измерения есть кроме числового значения и еще одна важнейшая для практического использования этого результата - метрологическая характеристика. Это точность, погрешность и др.
Итак, если назвать результат измерения метрологическим числом, то оказывается, что в современной математике - науки о числах - нет подобной институции. Тогда вопрос - как мы может математически обрабатывать метрологические числа, если не знаем его математической природы? Ведь числа разной природы обрабатываются по разному. Целые не так как действительные, комплексные не так как векторы и т.д. Итак, мы видим, что не зря метрология такое внимание уделяет приборам, а на результат, на измерительную продукцию внимания обращает мало. Просто, строго говоря, метрология и не знает, что с нею делать. Как метрологические числа обрабатывать. Потому что эти числа должна описать математика и дать алгоритмы работы с ними. А математика их и знать не хочет. Вот в таком странном положении находится метрология. И тогда естествен выглядит примат измерительного прибора над всей метрологией.
Этим проблемам посвящена моя с моим коллегой работа в самом важном метрологическом журнале "Метрология" В.М.Юровицкий, Е.И.Зоря. Метрологические числа и их применение. №6, 2011, с.3-14.
А метрология становится все более важной частью техники науки и даже быта. Ведь современный человек окружен измерениями. Измеряется время, колбаса в магазине, скорость автомобиля, напрячжение и ток, мощность и расход электрическтва, температура тела, воды, в бане, частота, масса, расход бензина в автомобиле, расстояния и многое другое. И важно уметь правильно измерять и оценитвать измерения. Необходимо создавать массовую метрологическую культуру. Но для этого необходимо, чтобы от своих уникальных эталонов и высокоточных измерений метрология пришла в массы,
см. сайт http://yur.ru.
Комментарии
Есть.
Вы в школе учились? Вам про погрешность рассказывали? Значок "плюс-минус" рисовали? Вот это оно и есть.
Есть и более серьезная теория - http://ru.wikipedia.org/wiki/Интервальная_арифметика