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1702632874 增加可靠程度,减少偏差
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1702632876 现在几点了?许多现代科技都要求非常精确地测量时间,一个例子便是全球定位系统,它利用卫星信号来告诉你你所在的位置。时间根据地球绕太阳的周期计算,绕一圈是一年。但是,地球的公转周期太不稳定了,因此从1967年开始,时间根据标准秒来测量,标准秒的定义是铯原子震动9192631770次所需要的时间。一般的时钟会受温度、湿度和气压改变的影响,铯原子却不受这些因素的影响,所以需要非常精确计时的人可以买原子钟。美国国家标准与技术研究院有一台超级精准的原子钟,通过收音机、电话与互联网报时(不过会在传输过程中产生一点儿误差)。
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1702632878 例9 非常准确的时间
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1702632880 美国国家标准与技术研究院的原子钟非常精准,但并非完全精准。世界标准时间是“协调世界时”(Coordinated Universal Time),由位于法国塞夫尔的国际计量局所编制。国际计量局没有比美国国家标准与技术研究院更好的钟,它的时间是用世界各地超过200台原子钟的时间平均计算得来的。美国国家标准与技术研究院告诉我们(事后)他们的时间与正确时间的差距。以下是我们在写作本书时,美国国家标准与技术研究院的最后12项误差,单位是秒。
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1702632882 0.0000000075 0.0000000012
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1702632884 0.0000000069 –0.0000000020
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1702632886 0.0000000067 –0.0000000045
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1702632888 0.0000000063 –0.0000000046
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1702632890 0.0000000041 –0.0000000042
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1702632892 0.0000000032 –0.0000000036
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1702632894 长期来讲,美国国家标准与技术研究院对时间的量度并没有偏差。美国国家标准与技术研究院的秒有时比国际计量局的短,有时比国际计量局的长,但不是一直较短或一直较长。美国国家标准与技术研究院的量度很可靠,但是从上面的数字还是可以看出有变异。世界上没有百分之百可靠的测量。多个测量值的平均值,比起单次的测量结果,可靠程度更高。这就是国际计量局要用很多原子钟的时间计算平均值的原因之一。
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1702632896 世界各地的科学家都通过反复测量,并且取多个测量值的平均值来得到比较可靠的结果,学生在做化学实验时也常常这样。就像比较大的样本可以减小样本统计量的变异性一样,用多个测量值的平均值,也可以减小度量结果的变异性。
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1702632898 用平均值来提升可靠程度
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1702632900 没有任何度量过程是百分之百可靠的。相比之下,重复度量同一个体再取测量值的平均值,会比单一测量值更可靠(变异性较小)。
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1702632902 不幸的是,没有一种这么直接的方法可用来减小偏差。偏差大小是由度量工具的好坏决定的。要减小偏差,你就需要用好的工具。美国国家标准与技术研究院的原子钟的准确程度是每600万年的误差为1秒,但要是把它放在你的床边,恐怕体积太大了些。
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1702632904 例10 再次度量失业率
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1702632906 统计失业率也是“度量”。就如同测量长度和时间一样,对测量失业率而言,偏差和可靠程度的概念同样适用。
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1702632908 美国劳工部劳工统计局会派监督员重新访问5%的样本,来检查他们测量的失业率是否可靠。这就是对同一个体的重复度量,就像学生在化学实验室里,多次测量一个物体的重量。
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1702632910 美国劳工部劳工统计局通过改善度量工具来减小偏差,1994年它对当前人口调查进行了50多年里的最大“翻新”。比如,度量失业率的旧系统低估了女性失业率,因为测量的细节没有随女性工作形态的转变而做出调整,新系统纠正了这个偏差。
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1702632912 请同情心理学家
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1702632914 统计学家是习惯性动物,他们对于度量的考虑,就和他们考虑抽样时差不多。两种情况下的主要问题都是:“如果我们重复多次,会发生什么?”在抽样时,我们需要估计总体参数值,但要担心估计值是不是有偏差,或者不同样本统计量的变异性是不是太大。现在,我们想要度量某个性质的真实值,又要担心我们的度量结果也许有偏差,或者当我们反复测量同一个体时测量值的差异太大。偏差是每一次测量都会发生的系统性误差;大偏差(低可靠程度)表示我们的测量结果因为不具重复性,所以不可信。
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1702632916 当我们在测量体重时,这样考虑问题是很直接的方式。我们对“真实体重”代表什么有很清楚的概念,我们也知道世界上有很好的体重秤,比如,我可以考虑去医院或者物理实验室测量。我们还可以把体重精确到我们想要的程度。可靠程度也很容易描述,在体重秤上上上下下很多次,看看读数的变化幅度有多大。
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1702632918 然而,当我们想度量“智力水平”或“是否能考上大学”的时候,若想要知道“如果我们重复多次,会发生什么”,却要困难得多。让我们来看看可怜的心理学家度量“权威人格”的例子。
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