科学网—数，数据，真正科学爱好者的游戏
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2026-7-14 12:34
| 个人分类: 随想 | 系统分类: 观点评述
数，数据，真正科学爱好者的游戏
鲍海飞 2026-7-14
数,数据，为什么这么重要!?数，数据，是人类走向认知、走向科学和自然的基础。
数的出现是个谜，也是人类发展过程中自然出现的过程。人类为了计数，发现构造了自然数，也就构造了整数。由于需要物物之间的交易或者交换等，又出现了正负数。拆分一个物体，分数也就出现了。因此，每出现一种数，人们都认为它是合理的，也就是有理数，但当出现根号2这样的数的时候，人们震惊了，一种无限不循环的数出现了。这世间居然存在这样没有道理的数---无理数出现了。
无理数出现了，这不是终结。还有更无理的数，超越数。
数这一概念的出现和建立，人类的认知随之发生了翻天覆地的变化。有了数，世界不再是模糊、混沌和不可认知的、不可理解的，而是，数，让一切变得清晰了，让一切事物之间产生了定量的关联。
现代智能手机，就是移动的数据流，里面有许多传感器在实时地获取地理位置、行进速度和方向、图像等用于监控和导航等数据，还有实时的无线电信号、网络信号一直在发送和接收。
没有人能够离开数据。
数，数据，让人痴狂。对数的理解和掌握之后，人类开始主动获取数据，科学实验登上舞台。科学实验是获取数据的一个最重要的途径，从而用于解读自然、认知自然。数据的获取与解读是人类进步的标志。数据获取的能力，数据获取的精度和速度，体现了人类驾驭数据的能力，数据背后是仪器的较量，是智力的较量。
数据获取成为这个时代最受人们关注的一个重要问题，而测量与分析就是获取数据的一个重要过程。
一个圆，最重要的关系就是周长与直径的关系，就是圆周率π的测量和计算。中国南北朝时期的祖冲之（429-500年）选取了24576边形，将其计算精确到小数点后7位。
用一根细线环绕定点转动一圈，可以测量π，受到工具的限制，测量得到的精度可达微米。
虽然π早已经被人证明为无理数，但为什么现在还是有许多人依然在痴迷π的计算，亦或新的计算机面世调试总需要用π来进行试算？因为这里隐藏着一个重要的问题。就是说，如果某天圆周率被算尽了，它不再是无限不循环小数，那就意味着，一个圆不再是那么的圆了，而是由许许多多个折线构成的多边形，一个近似的圆。圆周上理想的一段所谓的光滑弧线，将不再是光滑连续的；由于弧线中出现了断点，所以就不可微分了。这就意味着，我们数学中的许多假定、涉及无限微分的过程、连续的概念、许多推理过程就存在重大错误了。进一步或将涉及到世界是有限的，循环的，还是无限的问题。π是无理数，更是一个超越数，即它不能是任何整系数多项式的根。无疑，π是人类认知这个世界中的一个及其重要的自然数。
测量构成我们认知这个世界的一个重要方法、步骤和手段。每一个数据的获取都是可靠的吗？理想的，我们经常认为，真值只有一个。但真值只有一个吗？
一个标准的长方体钢板，测量其长宽高，会得到准确值吗？甲用一种精度足够高的测量工具测量之后，乙也来测量。有趣的现象可能会出现，二者的测量结果不同。你可能会认为是人的因素在起作用。若排除人为因素，那么，测量的误差来源于哪里？实际上，误差来源于多种因素。你早晨和中午分别来测试，结果会相同吗？早晚和中午会有几度、甚至十几度温度差异，长方体钢板在微观尺度上将发生显著的热胀冷缩，不同时间段测量的差异就出现了。如果乙将其带到了另一个地域来测量，你发现结果又不同了。客观上，不同地域重力的差异导致被测体结构发生极其细微的变化，故而测量结果不同了。你是否还想到测量工具是否也发生了变化？的确，测量工具也会随温度和地域的变化，测量工具也随之发生变化。
我们在测量过程中，就是要获取被测对象数据的真值。测量中的两个重要概念是准确度和精度。准确度(accuracy)是指测量值与真值之间的紧密度，可以理解为误差。而精度(precision)是指不同次测量间的紧密度，相当于误差的区间范围。
准确度意味着测量值与真值的偏离程度，精确度意味着测量量的离散程度。偏离、偏差越小则越接近真值。离散度越小则精度越高。 随着测量方法和认知的提高，测量的精度和结果会逐步提高，测量结果也将接近真值。
因此，一个对象，不是不可测量，不是不可重复测量，是应该考虑精度、误差范围的问题，是应该考虑温度变化、地域变化和测量尺的变化问题，是应该考虑测量中的随机过程和不确定性问题。这正如所说的：世间没有两片相同的树叶一样，或许永远也不会有两个相同的数据。
这就引出哲学上的一个类似的重要问题：一个人能否两次跳进同一条河流一样。你今天走向昨天踏过的那条河，那条河还是昨天的那条河吗？对于测试来说，还会得到昨天相同的结果吗？
中国的经典故事‘刻舟求剑’，或有着异曲同工之妙，更加具体和生动描述了这一问题。古人用八个字，可以借鉴过来描述‘测量’中的变化：时移世易，变法宜矣。
运动、静止、绝对、相对、温度、湿度，数据，让人着迷的数据！应该在辩证中去追寻。
数据是什么？数据就是大小、范围，数据就是趋势、规律，数据就是指南、真理，数据就是行动的利剑和方向，数据更是话语权。
各个学科之间的一个主要差异，就是其内在的数据构成。化学，是用分子原子摩尔数和升来计量，物理是用速度、力、温度等来表征。
万物皆数，但每一个数的背后都是有条件和制约的。你看：人类有23对染色体；真空中的光速是299792458米/秒；上海的纬度约31.14度，其重力加速度是9.794m/s 2 ；一个摩尔数包含了6.02X10 23 个颗粒；可见光的波长在400nm-700nm之间；声音在空气中的传播速度是340m/s,并且声音速度随空气的密度、温度和湿度都有关系；声波在铝合金金属杆中约5000m/s，并且依赖于金属的密度和杨氏模量。
数，数据是科学探索之魂。理论分析与实验测量是两种重要的科学研究手段。理论分析让我们看到对象演化过程的趋势和极限，测量让我们看到实际与理论的偏差。需要掌握系统性、整体性的思维和考虑。你能考虑到越多的影响因素，那么你的测量结果和计算分析结果就会提高得越多，至少对你的认知和分析是这样的。
汉字‘魂’，由云和鬼组成。云，表示飘移和变化，鬼，是指莫测。测试中出现的数据变化，是不是通过这个汉字就能够理解了。研究的对象依然在那里，不是数据在漂移、变化不定，而是它的确在发生着变化。
大地在脚下，星空在举头之上，尺规在手中，光影在向前伸展。星河灿烂，若出其里。我们感知到了数，发现了数，又定义了数。宇宙的奥秘，就是那些数，距离，光速，时间……网络连接了世界，数据打开了自然的大门。
寸尺量天！它的长度，它的刻度，量的是数据，量的更是道。真善美之路上，数据只有真才是本！
古老的自由落体实验，依然有人在不断地重复，但不是简单的重复。他们换了玩法。有人在真空条件下利用原子进行自由落体实验，来验证原子在重力场中是否也遵循自由落体的普适规律，以及引力波的检测和暗物质研究等诸如此类，这里涉及到量子、混沌的重力场、还有相对论等。大铁球不扔了，但大铁球重复的动作和轨迹依然在继续，这就是科学的持续和心的脉动。
遥想当年，若从实际应用的角度出发，祖冲之先生只要将π计算到3.14就足够了，但他没有，而是将其计算到了小数点后的7位，其计算的难度和复杂程度难以想象！你说，这是为了啥？数，数据，让人痴狂！那是真正的科学爱好者的游戏！
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