為什麼用『區間不等式』表達的『誤差 = 量測值 – 真值』
會和『 robust 』健壯一詞扯上關係呢?需知許多『物理現象』可能存在『臨界點』,那時『量測值』的微小誤差,對『臨界現象』之『真值』或『理論值』來講,可就結果大不同的了!俗話說︰壓垮駱駝的最後一根稻草。並非這根草有什麼本事,只恰好是那駱駝再不可承受之『輕』的吧!!也許一段有關『可靠性』文本足以回答的耶??
宇宙是否有『壽命』?會走上成住壞空的道路?目前的科學尚在爭論是『冷死』、『熱死』或是『漲縮間振盪』??祇是就『可信』與『不可信』而言,這世間果真有一個『試金石』?果有之,那這個『試金石』可信嗎?人要是能知當是自然能知,要是乾坤未賦于人可知之理,人又將怎知?只不過對於科學上所有『不論』之事,或有人就『存而不論』或有人能『自了自解』,就任之於『奧秘』的『不可說』之中吧!!
在現今的科學與工程上倒是有一個『可靠信』的理論,有一條稱作『浴盆曲線』的圖。說道這條曲線的來源之一,頗令人感傷,它來自對於『新生兒』的『死亡率』之觀察,『出生』的『前三個月』和『後一個月』是『存亡』的關鍵期,絕大多數的『早夭』都發生在這之前,然後進入『常態』階段。工廠生產『□□』為什麼需要『熱機』測試 Burn In Test,就是因是之故。另一源自研究東西的『老化』磨耗,論及『正常』或『異常』使用狀況,反映出不同的『故障率』。結合這兩條曲線就得到所說的那條浴盆曲線了。
圖示於左。
現在的人『用眼』『用耳』過度;飲食的『口味』又太重,或許該想想這樣做,難道就真的是沒『後果』的嗎?也許老子《道德經》中的一段話,頗值得今人來思考︰
第十二章
五色令人目盲;五音令人耳聾;五味令人口爽;馳騁畋 ㄊㄧㄢˊ獵,令人心發狂;難得之貨,令人行妨。是以聖人為腹不為目,故去彼取此。
一般物理學中只講『線性系統』,是因為它的數學比較簡單,用之於大多數事物又能『相當符合』的緣故。那什麼是線性系統呢?它是說如果『甲因』產生『甲果』,『乙因』產生『乙果』;那麼『甲乙和因』就產生『甲乙果之和』。然而自然之大,當然不是線性可以『窮盡』的。英國的 Christopher Zeeman 爵士一生致力於宣說『非線性』現象,宣講『巨變理論』Catastrophe Theory。他還為此特別建造了一個『突變機』,以方便學生理解『巨變』是如何『發生』的。美國的 Drexel 大學有一個塞曼突變機的 Flash 演示網頁,有興趣的讀者可以到那裡去玩一玩。
這個『突然變化』的理論,正是理解『橋樑』為何會『斷裂』,又怎是在『此時』的科學說明。常常人們有一種『天真』的想法 ,以為人事物『昨天』如此,『今天』也如此;『明天』『必然 』如此。但事實上,明天只能是『或然』如此的吧!!同時這個理論也補足講解了『老化』曲線的『死亡點』將『在那裡』等著結束這條曲線,終將不可能一直持續磨耗,定然會有一個壽限!!
─── 引自《目盲與耳聾》
雖說現今微機電感測器已經可以量測許多『物理量』︰
Table 8.4 List of mechanical measurands. Adapted from Gardner (1994)
即使再加上已知的各種『換能器』︰
『換能器』 Transducer 是轉換不同『能量形式』的『裝置』,這些能量形式包括了『電能』、『機械能』、『電磁能』、『光能』、『化學能』、『聲能』和『熱能』等等,或許很快將擴及『生化能』與『生物能』種種。雖然現今這個『術語』一般使用在『感測器』 Sensor 上,常用於『測量儀錶』的領域中。從事實上來講『換能器』的『概念』來自於『自然現象』裡,無所不在的各式各樣的『能量交換形式』。就像人類的『五官』以及各類生物的『感覺器官』都需要與『大自然』環境中的『聲、光、臭、味、溫度、壓力…』打交道,才能夠『探得』環境中的『資訊』維持『物種延續』一樣。也可以說『生物界』本身就是換能器之『自然設計』的『大教室』,有人把仿效『自然生物』設計的『學問』稱之為『仿生學』,果真如老子所言︰人法地,地法天,天法道,道法自然的啊!!
在那個還不了解『電是什麼』 的時代,當然也不會有『量測電』的『儀器』,更不會有穩定供電的『電源』存在,於是即使如『卡文迪什』之『聰慧』,或許也只可能用『自然之身』去『感測』那『電容器』放電之『衝擊』大小來『揣度』物理上『電荷量』度量的『定量』基準,因是之故縱使他已失去了『科學實驗』的『基本要求』── 人人可重覆之驗證性與精準性 ──,然而即使想要不如此去『度量』,他又能夠如何『量測』的呢??所以也就可以說『伏打電堆』的發明對『電學』的重要性,這或許也正是『電壓』的『單位』要叫做『伏特』 Volt 的原因。
─── 引自《【Sonic π】電聲學補充《一》》
還是有許多的『物理量』依舊無法直接量測。因此『誤差傳播』之計算仍然是少不了。由於《實驗數據的處理與分析》文本已經言之甚詳︰
誤差傳遞:
- 經常一個物理量 是經由測量 數個 物理量,再藉由 關係式 計算而得出。
例如:動量是由測量值 質量與速度相乘而得(速度又由位移與時間測量值得出)。
- 當測量時,質量、位移與時間的個別誤差 將影響最後結果的誤差。
假設 X 代表某一個物理量,由
- 等測量值所決定。
即
而以 分別代表等分量 樣本分佈的平均值。
則 平均值
對於某一組測量樣本數據,可以表示為 則
測量值的方差
其中
,,
而 稱為 協方差(corvarance)。
如果 u 和 v (測量物理量)彼此不相關,則 協方差為零。
(通常 測量時的個別參數間是互不相干的)
於是 方差可以簡化為
……
此處也就不再贅述的了。