Научный «грех» или точность и погрешность измерений

Научный «грех» или точность и погрешность измерений

  • 29.09.2024 22:50

Несмотря на то, что мы обращаемся к школьной программе, дабы повторить азы школьного обучения (причём, близко к тексту), общая тематическая платформа адресована к людям мыслящим, уже умеющим критически сопоставлять факты. Тем не менее, всё должно выглядеть максимально просто, с нашей точки зрения. Просто думаем и размышляем, для того мы и люди взрослые, обогащённые в каких-то местах мудростью философии. Перед нами физика, но подход к ней философский, ибо рассматриваем её физические положения с мировоззренческого уровня.

Итак, ещё раз сосредоточим своё внимание на проблеме физических измерений. Ранее было сказано, что объективное изучение явлений ограничено рамками восприятия, как органов чувств, так и приборов. Приборы и органы чувств несовершенны в своей измерительной ипостаси. Но неугомонные физики, измеряя обнаруживаемые ими явления, выводят законы природы (закономерности). Также учёные стараются выуживать как можно больше знаний из изучаемого материала. А их выводы затрагивают субъективную сферу, где часто бывает, открывается широкое поле «умозаключительной» деятельности. Поле широкое и одновременно не застраховано от проращивания ростков иллюзорных представлений. В данном смысле наука пронизывается эмоциональностью, иногда учёные делают такой вывод, который бы страстно желали. То есть природа субъективного восприятия реальности такая, что эта реальность воспринимается с искажениями. Главная задача измерений – холодная констатация полученных данных. Но даже приборы часто нагло «лгут».

Все данные измерений интерпретируются и превращаются с участием мышления в физические величины. А здесь работа мышления связана с аналогиями, сравнениями, поэтому всё так относительно. Наши приборы ограничены также в измерительных операциях, как и органы чувств. Что-то, не подающееся обнаружению, просто достраивается с помощью уже мыслительных операций. И у нас вместо факта реальности возникает образ этой реальности, часто с погрешностями. Вот так учёные постоянно «грешат», не замечая этого. Все физические величины у нас в голове, а мы их берём и переносим на происходящие изменения во внешнем объективном мире. Не так? Но в физике величиной называют качество явления, которое можно количественно измерить. Где же качество объективно и однозначно фиксируется? Качество познаётся только в сравнении. Все величины, несмотря на то, что называются физическими, говорят нам о качественном состоянии объектов или явлений.

Как в физике производятся измерения? Путём тех или иных средств измерения, но с допускаемой погрешностью! Этот «грех» свидетельствует об определённой точности измерения. Пожалуйста, измеряйте что угодно, но всё равно измерение не будет точным, а только относительно точным, и где-то совсем не точным.

В одном из предлагаемых примеров измерительных возможностей инструментов в учебнике физики, измеряется длина ручки линейкой (рис. 1). Цена деления линейки в первой попытке измерения равна 1 см. При этом наша ручка будет располагаться между двумя штрихами, но ближе, например, к 11. Мы выбираем значение длины ручки как 11 см., что весьма считается приблизительным. Ну, это – не точно! И постулируется, что «погрешность измерения не может быть больше цены деления шкалы измерительного прибора».[1] Погрешность, таким образом, существует в определённом диапазоне, в нашем случае она не превышает 1 см., поэтому допускается. Но, если нам не хватает для нашего исследования точности, то предлагается провести измерения с большей точностью. Для этого нужно взять другой измерительный прибор, где цена деления уже бы составила 1 мм. Тогда ручка окажется длиной в 11, 2 см. Следовательно, точность измерений зависит от цены деления шкалы, причём, чем меньше цена деления, тем больше точность измерения прибором.

Теперь итоги. Подумаем, что мы измеряем. Длину? Но длина соотносится с измерением размера, а размер зависит от внутренней структуры. Под длиной подразумевается расстояние от одной точки до другой точки. Хорошо, но расстояние, например, между одной планетой и другой планетой непосредственно не измерить линейкой, только как-то косвенно. Наоборот, если обратить взор в глубину материи, расстояние между молекулами также линейкой не измерить. Что это может означать? Мы умственно достраиваем реальное положение дел, применяя аналогии и сравнения, допуская существенные зачастую неточности. «Вследствие несовершенства измерительных приборов и наших органов чувств при любом измерении получаются лишь приближённые значения, несколько большие или меньшие истинного значения измеряемой величины».[2] Истину трудно померить. Выходит, истина скрыта от нас в субъективности, чем дальше от непосредственного восприятия, тем больше истина скрыта. Прегрешений со стороны измерений много, скорее всего, очень большое количество, в этом свете приборы не дают нам достоверной информации о реальности, но в науке принято отрицать почему-то то, что нельзя воспринять и измерить. На наш взгляд, всё гораздо глубже и интереснее.

[1] Физика. 7 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / А.В. Перышкин. - 2-е изд., стереотип. М.: Дрофа, 2013. С. 13

[2] Физика. 7 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / А.В. Перышкин. - 2-е изд., стереотип. М.: Дрофа, 2013. С. 14