Научный взгляд на устройство вселенной
жүктеу/скачать 8,11 Mb. Pdf көрінісі
|
knocking on
ГЛАВА 12 ИЗМЕРЕНИЕ И НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ При оценке научных измерений полезно быть на короткой ноге со статистикой и теорией вероятностей. Мне напомнил о пользе вероятностных рассуждений один случай. Несколько лет назад на вопрос, пойду ли я завтра на некое мероприятие, я честно отве- тила: «Не знаю». Приятель, разочарованный таким ответом, был, по счастью, любителем математики. Так что вместо того, чтобы долго и нудно настаивать на определенном ответе, он попросил меня назвать вероятности того и другого. К собственному удивле- нию я обнаружила, что ответить на вопрос в такой формулировке намного проще. Хотя названные мной вероятности были всего лишь грубой оценкой, они более точно отражали мои сомнения и неуверенность, чем любое «да» или «нет». В конце концов, такой ответ показался мне куда более честным. С тех пор я неоднократно пробовала вероятностный подход на друзьях и коллегах в случаях, когда они вроде бы не могли ответить на мой вопрос. Оказалось, что большинству людей не- редко проще ответить на вопрос не однозначно, а через вероят- ности. Человек может не знать, захочет ли он пойти на бейсболь- ный матч в четверг через три недели. Но если он уверен в том, что ему нравится бейсбол, и не ожидает в ближайшее время ко- мандировок, однако сомневается, потому что день будний, он может сказать, что пойдет с вероятностью 80%, хотя и не может гарантировать. Хотя это всего лишь оценка, но названная веро- ятность — даже такая, которую он просто придумал на месте — 256 АППАРАТУРА, ИЗМЕРЕНИЯ И ВЕРОЯТНОСТИ более точно отражает реальные ожидания человека, чем простой ответ «да» или «нет». В разговоре о науке и о том, как действуют ученые, сценарист и режиссер Марк Висенте заметил, что его в свое время поразило, что ученые не любят делать слишком определенные, без всяких оговорок, заявления, которые большинство обычных людей де- лает не задумываясь. Ученые не обязательно очень уж красно- речивы, но они всегда стремятся точно сказать, что они знают, а чего не знают или не понимают, по крайней мере в своей на- учной области. Они редко говорят «да» или «нет», потому что та- кой ответ не может точно отразить весь спектр возможностей. Вместо этого они говорят о вероятностях либо ограничивают свои заявления определенными условиями. По иронии судь- бы, из-за такой разницы в языке люди часто неверно понимают заявления ученых или преуменьшают их значение. Несмотря на то что ученые стремятся объяснить все как можно точнее, неспециалисты зачастую просто не знают, как интерпретировать их заявления: ведь любой неученый, имея столько свидетельств в пользу своего тезиса, без колебаний сказал бы что-нибудь бо- лее определенное. Но для ученого отсутствие 100%-ной вероят- ности не означает отсутствия знания. Это всего лишь следствие неопределенностей, изначально присущих любым измерениям. Вот об этом мы с вами сейчас и поговорим. Вероятностное мыш- ление помогает уяснить смысл того или иного явления и позво- ляет принимать взвешенные решения. В этой главе мы подумаем о том, что говорят нам измерения, и разберемся, почему именно вероятностные заявления наиболее точно отражают состояние знаний — научных или любых других — в любой конкретный момент времени. НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ ПО-НАУЧНОМУ В Гарварде недавно прошел диспут, посвященный попыткам опре- делить важнейшие элементы современного образования. Одной из обсуждавшихся категорий (по существу, частью обязательных научных требований) были «эмпирические рассуждения». Пред- ИЗМЕРЕНИЕ И НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ 257 ложение состояло в том, что университет должен ставить перед собой цель «научить студентов собирать и оценивать эмпириче- ские данные, взвешивать доказательства, разбираться в оценках и вероятностях, делать выводы из имеющихся данных [пока все нормально — Л. Р. ], а также распознавать ситуации, в которых во- прос не может быть разрешен на базе имеющихся свидетельств». Предложенная формулировка — позже она была изменена — была составлена с самыми лучшими намерениями, но содержала в корне неверное представление о том, как работают измерения, то есть экспериментальные данные. Как правило, наука решает вопросы с определенной степенью вероятности. Конечно, мы можем достичь высокой степени уверенности в каком-то вопро- се или наблюдении и высказывать здравые суждения. Однако редко человеку удается решить вопрос полностью — научный или иной — на основании прямых доказательств. Мы можем на- брать достаточно данных, чтобы можно было доверять причинно- следственным связям, можем делать необычайно точные предска- зания, но, как правило, все они делаются с определенной степенью вероятности. Как говорится в главе 1, неопределенность, даже маленькая, допускает потенциальное существование новых ин- тересных явлений, которые еще надо открыть. Мало что известно со 100%-ной точностью, и ни одна теория или гипотеза не будет гарантированно действовать в условиях, в которых еще не прово- дились никакие испытания. В измерения всегда входит некоторый вероятностный компо- нент. Многие научные измерения опираются на предположение о том, что те или иные явления основаны на существующих физи- ческих закономерностях, которые можно открыть при помощи до- статочно точных и тщательных измерений. При помощи измере- ний мы стараемся найти эти физические закономерности. Затем мы можем утверждать, что некий интервал, в пределах которого лежат наши измерения, содержит истинную величину измеряе- мого параметра с вероятностью 95%. В этом случае мы могли бы сказать, что уверены на 95%. Подобные вероятности сообщают нам достоверность любого конкретного измерения, а также пол- ный спектр возможностей и следствий. Невозможно до конца по- 258 АППАРАТУРА, ИЗМЕРЕНИЯ И ВЕРОЯТНОСТИ нять смысл измерения, не зная и не оценивая связанных с ним неопределенностей. Один из источников неопределенности — то, что в природе не существует абсолютно точных измерительных инструментов. Для измерений абсолютной точности потребовалось бы устрой- ство, откалиброванное с точностью до бесконечного числа де- сятичных знаков. Экспериментаторы не в состоянии проводить такие измерения — они могут калибровать свои инструменты лишь с той точностью, которую допускают современные техно- логии. Чем более развиты технологии, тем точнее измерительные устройства. При всем при том измерения никогда не достигнут абсолютной точности, до каких бы вершин не поднялась техни- ка. Некоторая жүктеу/скачать 8,11 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|