• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    Det är inte så lätt att få rätt mått på saker

    Vissa saker är bara knepiga att mäta. Kredit:Flickr/Patty O'Hearn Kickham, CC BY

    Jag lär ut mätning – kvantifiering av saker. Vissa människor tror att detta är det mest objektiva av vetenskaperna; bara siffror och observationer, eller vad många kallar objektiva fakta.

    Lord Kelvin, en berömd brittisk vetenskapsman, sa:"När du kan mäta vad du pratar om, och uttrycka det i siffror, du vet något om det, när du inte kan uttrycka det i siffror, dina kunskaper är av ett magert och otillfredsställande slag."

    Jag håller generellt med.

    Men – och du visste att det skulle bli ett men – att sätta siffror på en sak kanske inte är så objektivt som du kanske tror. Kanske ännu mer överraskande, Att sätta siffror på en sak kan faktiskt förändra den saken.

    Åh, osäkerheten

    Heisenbergs osäkerhetsprincip säger att på kvantnivå, om du kan kvantifiera en aspekt av en partikel (säg, dess position) så kan du inte kvantifiera en annan (dess momentum eller vart den är på väg).

    Det finns en mer allmän princip inom fysiken som kallas Observer Effect som anger för vissa system, handlingen att mäta något påverkar eller förändrar den saken.

    Författaren Douglas Adams noterade detta problem i sin berömda Hitchhiker's Guide to the Galaxy-serien, där han avslutade svaret på den ultimata frågan om livet, universum och allt kunde inte existera i samma universum där den faktiska frågan fanns. Om du hittade svaret skulle frågan ändras.

    Mäthandlingen som förändrar en sak går utöver hård kärnfysik eller till och med hardcore science fiction, fantasy och komedi. Mätningar kan göra förändringar på människor.

    Från psykologen och samhällsvetaren Donald Campbell, vi får Campbells lag, som varnar oss för att:"Ju mer en kvantitativ social indikator används för socialt beslutsfattande, ju mer utsatt den blir för korruptionstryck och desto mer lämpad kommer den att förvränga och korrumpera de sociala processer som den är avsedd att övervaka."

    Helst kvantitativa sociala indikatorer är utformade för att övervaka och hjälpa till att styra framsteg mot ett mål, och därför borde de ändra vårt beteende. Men inom en relativt kort period, dessa kvantifieringar kan spelas eller manipuleras (korrumperas) för att få vissa beslut eller resultat att framstå som bättre än andra.

    Detta spelande är vanligt i politiska debatter, där omklassificeringar eller noggrann omprovtagning kan förändra trender i, säga, arbetslöshet (undersysselsättning?) eller ekonomin.

    Andra gör detsamma, till exempel, standardutbildningspoäng för privata kontra offentliga kontra religiösa skolor – vi har alla hört talas om att "lära på provet" eller att uppmuntra utvalda elever att bojkotta provet.

    Sådan manipulation blir så småningom uppenbar och leder ofta till epitetet "lögner, förbannade lögner och statistik”.

    Åh, korruptionen

    Som någon som undervisar i statistik, Jag är förolämpad på den ädla konstens vägnar – för problemet är inte statistik, utan snarare sättet som människor har korrumperat mätningarna för att få siffrorna att se bättre ut.

    OK, det är lätt att se hur sociala mätningar kan manipuleras för att få människor att tänka eller agera annorlunda. Detta gäller särskilt i efterdyningarna av samhällsvetares och undersökningstagares misslyckande med att förutsäga resultatet av det amerikanska valet eller Brexit-folkomröstningen.

    Men hur är det med hårda vetenskapliga siffror? Ta, till exempel, en persons längd. Vi kan definiera det tydligt och hantera anomalier (inklusive saker som hållning, skor, eller närvaron eller frånvaron av en stor frisyr), och vi kan enkelt mäta tusentals individer.

    Bra, hårt och objektivt va? Vi drar slutsatsen att, i genomsnitt, män är längre än kvinnor (vilket är fallet i Australien, och på andra håll enligt en studie från 2016). Det finns ingen sexism implicit i detta uttalande, även om den antar att kön är strikt binärt och ignorerar möjligheten för icke-binära grupper som transpersoner.

    Men denna enkla slutsats muterar ofta till en som säger att män är längre än kvinnor, eller att någon slumpmässig man är längre än vilken slumpmässig kvinna som helst. Vi har en mental bild av att män är längre än kvinnor och beter oss så trots att detta bara är sant i genomsnitt.

    Så, är män längre än kvinnor? Det beror på. Zeng Jinlian mätte upp till 246,3 cm (8 fot 1 tum) och även om hon dog 1982 har hon fortfarande rekordet som den längsta kvinnan någonsin, och var längre än nästan alla hanar som någonsin har levt.

    Det finns en större än 50 % chans att en man som väljs slumpmässigt kommer att vara längre än en slumpmässigt vald kvinna, eftersom det är vad de vanliga definitionerna av genomsnitt betyder.

    Men om kvinnan har ett genetiskt arv från Nederländerna och mannen inte, eller om kvinnorna föddes, säga, 1990 men mannen föddes tidigare, då är det mer sannolikt att kvinnan blir längre än mannen – eftersom medelhöjden varierar från land till land och har ökat under det senaste århundradet).

    Du skulle kunna tjäna lite pengar på att spela oddsen om du satsade mot någon som alltid agerade som om kvinnor var kortare än män.

    Fördelningen av höjder är ganska komplex (statistiskt sett, det är icke-normalt, skev eller heterogen), så om det faktiskt var "viktigt" att få en individs relativa höjd korrekt, ett antagande än att män är längre än kvinnor skulle vara högst olämpligt.

    Så vad ska man mäta?

    Så när är det viktigt att mäta höjden på en människa? Faktiskt, detta är relaterat till den svåraste frågan i hela mätvetenskapen – vad väljer du att mäta.

    Två individer som har samma totala längd kan ha olika längdproportioner i benen eller halsen, så måtten på en av dessa komponenter kan vara mer relevant beroende på om du säljer byxor, kjolar, klänningar, skjortor eller örhängen.

    Det är ofta lite objektivitet i valet av vilken sak som ska mätas. Snarare finns det starka subjektiva element som väljer något att mäta baserat på dess förtrogenhet, kostnad för mätning, upplevd korrelation med andra parametrar av intresse.

    Vi mäter en persons längd (och vikt) inte för att de tenderar att vara direkt relevanta för någonting utan snarare för att de är lätta att mäta.

    Längd och vikt används för att beräkna vårt Body Mass Index (BMI), används ofta som ett mått på om du är överviktig och ohälsosam eller inte.

    Men flera faktorer kan påverka ditt BMI och din hälsa, så ett mer användbart mått på fetma kan vara din midjemått.

    I den ideala världen, vi skulle mäta din kropps faktiska fett och dess plats (kanske med hjälp av ultraljud).

    Men vi har en historia av att använda BMI. Det är billigt att göra och det finns industrier runt det, så vi fortsätter att mäta den parametern.

    Konsekvensen av att använda denna indirekta mätning är att åtgärder fokuseras på att minska BMI, snarare än på att minska fettavlagringarna som direkt orsakar dålig hälsa.

    Så, var försiktig med vad du väljer att mäta och gör ditt slutliga val först efter att du har övervägt ett betydande antal alternativ.

    Och var ännu mer försiktig när någon annan använder sina siffror för att bevisa sin sak. Tänk på hur lätt det skulle ha varit att korrumpera eller missbruka ett index eller en indirekt mätning som bara är svagt korrelerad till det som är av intresse.

    Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.

    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com