當代物理學系學生學習的第一件事是測量誤差。據我了解,至少在18世紀末之前,不精確的想法對自然哲學家來說是完全陌生的。在20世紀,實驗誤差的概念成為標準,最重要的是,深刻的思想來源。是第一次發表和討論?
當代物理學系學生學習的第一件事是測量誤差。據我了解,至少在18世紀末之前,不精確的想法對自然哲學家來說是完全陌生的。在20世紀,實驗誤差的概念成為標準,最重要的是,深刻的思想來源。是第一次發表和討論?
天文學家必須處理實驗錯誤,以至少在Hipparchus之前,甚至更早地對它們的幾何模型進行參數化。在托勒密的《 Almagest》中,有一些技術和臨時方法可以事後考慮,例如他討論了插值法。托勒密對Hipparchus數據的“按摩”最近甚至成為爭議點,他顯然通過了對觀察到的數據的某些插值,牛頓等人提出了欺詐和竊的指控,請參閱 When竊何時成為學術界的主要不當行為?這是Gingerich在托勒密的麻煩中描述的更慈善的內容:
” 托勒密清楚地理解了幾何形狀,並意識到通過延長句點他可以使金星和地球(對他來說,太陽)的相對位置更接近他所需的理想位置,這種近似值是我們最有見識的科學家的特徵,他們將它們視為解決其他棘手問題的一種方法問題...很明顯,他故意離開了最大伸長率的確切時間,以便獲得所需的特定幾何形狀...由於托勒密在沒有任何誤差理論的情況下進行測量誤差, “
在光學V.2中,托勒密提出了一系列實驗,以證實他的主張:“折射的角度]與法線之間確實具有一定的一致性定量關係”,並提供了相關數據列表。但是,根據史密斯的托勒密和古代數學光學的基礎
“ 事實上,托勒密的表格中隱含著一個特定的數學定律,但是考慮到他當時的數學符號的局限性,以托勒密的形式適當地代數表達就已經超出了托勒密。”
無論如何,托勒密的光學激發了一個傳統,伊斯蘭作家撰寫了詳盡的闡述,其中包括新的實驗數據,例如伊本·海瑟姆(Ibn al-Haytham)的《光學之書》(1021)和法里西的《光學》(c。1320)。但是,第一個明確地化解實驗錯誤的人可能是伊本·海瑟姆(Ibn al-Haytham)的當代 al-Biruni。他的興趣包括礦物學,力學,甚至我們稱之為社會學。他談到“由於使用小型儀器而引起的錯誤和人類觀察者的錯誤”,並談到了對多個觀察的分析(定性)以得出“ 常識”。尋求的常數”,甚至給出算術平均值的“ 可靠估計”。這與培根後來的四個心靈偶像相似且更為具體。 Rozhanskaya和Levinova用靜電學寫作(請參見Rashed編輯的阿拉伯科學歷史百科全書):
“ 通過使用動力學研究了靜電現象。從而使兩種趨勢–靜力學和動力學–在單一的科學,力學中相互關聯...開發了許多用於確定比重的精細實驗方法,這些方法特別是基於天平理論可以將al-Biruni和al-Khazini的經典作品視為中世紀科學中實驗方法應用的開端。“
毋庸置疑,實驗和錯誤處理在17世紀的歐洲變得很普遍,甚至更早的哥白尼,第谷·布拉赫和開普勒也意識到了天文觀測錯誤。但是理論必須等待概率和統計學的發展。觀測誤差的定量理論僅出現在辛普森1755年的回憶錄中,該回憶錄討論了幾種可能的誤差分佈,包括均勻分佈和三角形分佈。有關進一步的故事,請參見統計學何時成為物理學的組成部分?
在《牛津物理學與天文學史指南》 中,凱瑟琳·奧列斯科(Kathryn Olesko)在標題錯誤和個人等式下寫道:
自從希臘時代以來,天文學家已經認識到觀測結果受到誤差的影響,因此基於觀測結果的結果可能只是近似的,而且數據的質量也各不相同。近代歐洲的天文學家已採取第一步,對這些誤差進行了可靠的估計。約翰尼斯·開普勒(Johannes Kepler)使用第谷·布拉赫(Tycho Brahe)的觀測結果得出了行星軌道的橢圓形狀,他可能是第一個構造校正項的人,該校正項為誤差指定了幅度,...似乎指出答案是開普勒的《天文學新星》(1609)。
首先,不是“引入”實驗誤差的想法,而是由於實驗本身的性質而將其強加給了科學家。一旦開始測量,就會立即發現結果有所不同。如果您多次測量某物並獲得略有不同的結果,則取平均值是很自然的,這是科學家的常規做法。直到17世紀,幾乎只有精確的科學(涉及精確的測量)才是天文學和地理/大地測量學。 (我只知道一個對帶有古代測量的物理實驗的描述,這很有可能確實是一個“思想實驗”,這是從未真正執行過的,並且從理論上計算了數字。我的意思是托勒密的表格
另一件事是誤差的數學理論。它由Legendre和Gauss(最小二乘法)於18世紀末獨立開發。勒讓德是第一個,但是這個理論通常歸因於高斯。他們的主要動機是天文學和大地測量學。但是這種方法很快傳播到其他科學領域。