Проблемы измерений как научного метода исследования

Чтобы иметь возможность получать осознанные и сравнимые с чем-либо представления о предметах и явлениях нашего мира, оценивать их как-либо, нужен надёжный метод и способы того, как это сделать. Таким универсальным методом являются измерения. В мировой практике принят для проведения измерений научный и юридический принцип «единства измерений». Принцип этот чисто научный и обеспечивает далеко не все потребности измерений. В архитектуре это наглядно проявляется при оценке художественной стороны архитектурного произведения, порождая противоречия и даже конфликты. Единство подходов и мер отсутствует, несмотря на многотысячелетнюю историю существования такого значимого для человечества явления как архитектура.

Единство измерений — состояние измерений, при котором их результаты выражены в допущенных к применению в Российской Федерации единицах величин, а показатели точности измерений не выходят за установленные границы. [2] Данное определение дано в федеральном законе от 26.06.2008 N 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений».

Единство измерений необходимо для того, чтобы можно было сопоставить результаты измерений, выполненных в разных местах и в разное время, с использованием разных методов и средств измерений.

Определение понятия «единство измерений» довольно емкое. Оно охватывает важнейшие задачи метрологии: унификацию единиц, разработку систем воспроизведения единиц и передачи их размеров рабочим средствам измерений с установленной точностью, проведение измерений с погрешностью, не превышающей установленные пределы и др. Единство измерений должно выдерживаться при любой точности измерений, необходимой владельцу процесса.

Правовые основы обеспечения единства измерений в Российской Федерации регламентированы Законом РФ «Об обеспечении единства измерений».

Для знакомства с основными понятиями этой области исследований вновь обратимся к такому оперативному словарю как Википедия.

Измерение — совокупность операций для определения отношения одной (измеряемой) величины к другой однородной величине, принятой за единицу, хранящуюся в техническом средстве (средстве измерений). Получившееся значение называется числовым значением измеряемой величины, числовое значение совместно с обозначением используемой единицы называется значением физической величины [19].

(Здесь надо оговориться, что не все измеряемые величины являются физическими. В науке кроме физики есть много и других областей знаний, в том числе и гуманитарных, экономических, художественных. В архитектуре -- это вполне очевидное явление, особенно, в сфере архитектурной психологии – прим. авт.).

Измерение физической величины опытным путём проводится с помощью различных средств измерений — мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, систем, установок и т. д. Измерение физической величины включает в себя несколько этапов: 1) сравнение измеряемой величины с единицей; 2) преобразование в форму, удобную для использования (различные способы индикации).

· Принцип измерений — физическое явление или эффект, положенное в основу измерений.

· Метод измерений — приём или совокупность приёмов сравнения измеряемой физической величины с её единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Метод измерений обычно обусловлен устройством средств измерений.

Характеристикой точности измерения является его погрешность. Примеры измерений:

1. В простейшем случае, прикладывая линейку с делениями к какой-либо детали, по сути сравнивают её размер с единицей, хранимой линейкой, и, произведя отсчёт, получают значение величины (длины, высоты, толщины и других параметров детали).

2. С помощью измерительного прибора сравнивают размер величины, преобразованной в перемещение указателя, с единицей, хранимой шкалой этого прибора, и проводят отсчёт.

В тех случаях, когда невозможно выполнить измерение (не выделена величина как физическая, или не определена единица измерений этой величины) практикуется оценивание таких величин по условным шкалам, например, Шкала Рихтера интенсивности землетрясений, Шкала Мооса — шкала твёрдости минералов.

Наука, предметом изучения которой являются все аспекты измерений, называется метрологией.[19]

Каждое явление или предмет, взятые для их описания или оценки обладают таким специфическими особенностями как свойства.

Свойство -- философская категория, выражающая такую сторону предмета, которая обусловливает его различие или общность с другими предметами и обнаруживается в его отношении к ним. Всякое С. относительно: С. не существует вне отношений к другим С. и вещам. С. вещей внутренне присущи им, существуют объективно, независимо от человеческого сознания. Для объективного идеализма характерен отрыв С. от вещи, т. е. понимание С. как общего, существующего независимо от единичных вещей и включаемого в сферу сознания. [14]

В Википедии же говорится:

По уточнённому, определению, свойство — сторона проявления качества: качество существует у предмета всегда, а свойства могут проявляться, а могут и не проявляться. Причём свойства объекта зависят от способа взаимодействия объекта и субъекта, например, яблоко является красным, если смотреть на него глазами; кислым (или сладким), если попробовать на вкус; полезным, если съесть; тяжёлым, если подставить под него голову. Объект является своими свойствами не только субъекту, но и другим объектам, то есть свойства могут проявляться и в ходе взаимодействия объектов друг с другом[19].

Каждому веществу присущ набор специфических свойств — объективных характеристик, которые определяют индивидуальность конкретного вещества и тем самым позволяют отличить его от всех других веществ.

Характеристика - описание, определение отличительных свойств, достоинств и недостатков кого или чего-либо.[19] (Вот вам и очередная проблема науки – так что же и через что объяснять. Возник круговорот слов- терминов с чехардой дефиниций, что характеризует метрологию с философской стороны.

Свойства обычно описываются качественно (вербально), а их характеристики количественно (численно). Всё это выражают в параметрах. Для этого существуют разные определения. Для выбора и сравнения рассмотрим ряд из них, приведённых в различных академических словарях.

Свойство, философская категория, выражающая такую сторону предмета, которая обусловливает его различие или общность с другими предметами и обнаруживается в его отношении к ним. Параметр. Естественные науки

Параметр - переменная величина, значение которой передается процедуре или функции из внешней среды. Различают формальные и фактические параметры. Подпрограммы.

Физический параметр. Естественные науки

Физический параметр - физическая величина, рассматриваемая при измерении физической величины как вспомогательная характеристика этой величины.

Параметры информации Экономика и финансы

Параметры информации - характеристики, с помощью которых оцениваются информационные ресурсы: содержание, охват, время, источник, качество, соответствие потребностям, способ фиксации, язык, стоимость.

Параметры качества Реклама и полиграфия

Параметры качества - параметры и критерии, определяющие качество или способствующие возможной оценке качества материала, продукта, устройства, процесса, технологии или готового продукта (издания).

Параметры цвета. Общественные науки

Параметры цвета - три субъективных, качественных атрибута цвета: цветовой тон, насыщенность и светлота. Параметры цвета -- Цвета.

Параметр (математич.) БСЭ

Параметр - (от греч. parametró n - отмеривающий, соразмеряющий), величина, значения которой служат для различения элементов некоторого множества между собой.

Совершенно очевидно, что в архитектуре далеко не всё поддаётся оценке с позиций измерения физических величин. Психические процессы и состояния, возникающие в ходе освоения архитектуры, даже психология практически не изучает и не измеряет. Поскольку эти явления относятся к энергоинформационному обмену в архитектуре, то вполне резонно предположить, что и измерения таких явлений будет специальной областью измерений – эниометрией. К обоснованию этой измерительной дисциплины в своё время был привлечён доктор технических наук В.М. Боровков, специалист как в области метрологии физических величин, так и величин энергоинформационных. Его обоснование этой области метрологии представляется путём решения проблемы измерений величин до сих пор не измерявшихся, что для архитектуры требуется чрезвычайно. Ввиду значительности его материала он приводится в приложениии1, примечание 3. При этом следует обратить внимание на то, что этот материал считается обязательным, особенно в части пониманияправильности, правдивости, истинности не только в интуитивных измерениях, но и в измерениях вообще.

Но в любой метрологии остаётся необходимость владения понятийным аппаратом измерительных наук. Для архитекторов нередко это превращается во вполне актуальную проблему. Продолжим знакомство с ним.

Для описания параметра применяется базовая категория метрологии – единица измерения или единица величины.

В физике и технике единицы измерения (единицы физических величин, единицы величин) используются для стандартизованного представления результатов измерений. Численное значение физической величины представляется как отношение измеренного значения к некоторому стандартному значению, которое и является единицей измерения. Число с указанием единицы измерения называется именованным.

Различают базовые единицы измерения, которые определяются с помощью эталонов, и производные единицы, определяемые с помощью базовых. Выбор величины и количества базовых единиц измерения может быть произвольным и определяется только традициями или соглашениями. Существует большое количество различных систем единиц измерения, которые различаются выбором базовых единиц измерения.

Государство, как правило, законодательно устанавливает какую-либо систему единиц. Метрология непрерывно работает над улучшением единиц измерения и базовых единиц и эталонов.

В метрологии измерения бывают прямыми и косвенными. Прямые измерения позволяют сразу и непосредственно замерять интересующие характеристики, а косвенные требуют для получения искомой информации пересчёта измеренных величин по заранее установленной методике.

Для проведения прямых измерений используют шкалы единиц измерения. Их понимание отражают понятия, данные в различных академических словарях.

Шкала Экономико-математический словарь

ШКАЛА [scale] - система чисел или иных элементов, принятых для оценки или измерения каких-либо величин. Ш. в кибернетике и общей теории систем используются для оценки и выявления связей и отношений между элементами систем.

Шкала БСЭ

Шкала (от лат. scala - лестница) измерительного прибора, часть отсчётного устройства прибора, представляющая собой совокупность отметок (точек, штрихов, расположенных в определённой последовательности).

Шкала измерительная Энциклопедия социологии

ШКАЛА ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ - алгоритм присвоения объекту числа, отражающего наличие или степень выраженности у него некоторого свойства. Различают четыре основных типа Ш.И.: шкала наименований, шкала порядка, шкала интервалов и шкала отношений.

Цена деления шкалы. Естественные науки

Цена деления шкалы - разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы средства измерения.

Шкалы разделяют на метрические (если есть или может быть установлена единица измерения) и неметрические (если единицы измерения не могут быть установлены).

В архитектурной практике, исходя из принципа двойственного характера архитектуры, могут применяться как физические величины измеряемых характеристик, так и нефизические. Для каждой характеристики устанавливают свои единицы измерения. И здесь постоянно возникает проблема, которую не так уж и трудно превратить во вполне понятную задачу: какие единицы применять.

А применять следует только такие единицы, которые адекватно представляют характеристики изучаемых свойств. Это вытекает из принципа единства измерений. ЕДИНСТВО ИЗМЕРЕНИЙ — состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью. ЕДИНСТВО ИЗМЕРЕНИЙ — состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.Единство же измерений, как известно ЕДИНСТВО ИЗМЕРЕНИЙ — состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.из закона, такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью. Но и не только. Необходимая вероятность обеспечивается только тогда, когда измеряемое измеряют подобным. Это – принцип адекватности измерений. В прямых измерениях это доли тех же характеристик, которые измеряют. Поэтому-то скорость движения не измеряют мерами веса. Аналогично, наивно бы было измерять степень восхищения в мм ртутного столба как температуру. Как ни странно, учёным свойственно нарушать этот принцип как только они встречаются с явлением, которое им ранее не приходилось измерять. Почему-то в таких случаях строгость научного метода даёт сбой. А всё дело – в нарушении научной строгости подхода к незнакомому явлению. Уж так хочется померить восторг в амперах или вольтах!

Нужно помнить, что единица величины - фиксированное значение величины, принятое за единичную меру данной величины, которое применяется для количественного выражения однородных с ней величин.

Простейшая ситуация – единица охватывает всё явление как одну характеристику свойства, оно либо есть, либо нет. Возникает двоичная шкала 0-1. Где единица означает, что явление имеет место быть.

Далее идёт усложнение: существование явления делится на части, например от 0 до n. Нуль означает отсутствие явления, 1 – возникновение, а за пределами n опять-таки будет 0 – явление прекратит своё существование. Диапазон от 1 до n означает наличие явления. Если его состояние качественно изменяется, то вводятся соответствующие границы. Каждое качественное изменение можно принять за единицу состояния. Это – качественная шкала.

Но если надо детально просмотреть нарастание качества или свойства внутри каждого диапазона без изменения свойства, то диапазон делят на доли. Доли могут быть равными или подчиняться какой-либо иной закономерности. Каждая доля и станет единицей измерения качества или свойства. Это уже количественные измерения.

Естественно измерять переживание архитектурного произведения в долях самого переживания, а не в километрах или джоулях. Иначе мы получим очевидную неадекватность измерения по принципу «в огороде – бузина, а в Киеве – дядька».

В случаях. Когда одно явление закономерно сопровождается другим, для которого единицы и процедуры были установлены ранее, одно явление может измеряться через другое при условии взаимной и адекватной согласованности шкал единиц измерения. Так возникают косвенные измерения.

Классификации измерений коснёмся далее, а пока отметим, что тому же принципу адекватности следует подчинять и процедуры измерения. Соответственными должны стать и правила измерений.

Понятно, что и при измерении энергоинформационных явлений чувственной сферы (иначе говоря, художественной стороны) в архитектуре этот принцип должен соблюдаться. Тут нужны свои единицы, шкалы и процедуры измерений. Проблема актуальна и сегодня уже достаточно разрешима, если начать с системы качественных измерений. Наиболее часто для этого применяют метод экспертных оценок, относящийся к субъективным. С этой целью автором совместно с А. И. Цыгановым была разработана универсальная 11-бальная шкала качественных оценок. При оценке безопасности и комфортности, например, в такой шкале 6 класс или 0 баллов означает полное отсутствие опасности, но и отсутствие комфорта. Всё, что в отрицательном количестве баллов – различные степени дискомфорта и опасности, вплоть до 1 класса, где -5 баллов означает смертельную опасность. Но полнота представления о явлении требует и соответствующего измерения комфортности. От 7 до 11 класса даются градации комфортности вплоть до избыточной – роскоши. Наверное, можно оспорить эту шкалу, но принципы единства измерений и адекватности измерений в ней соблюдены. Ниже приведена эта шкала.