فيديو السؤال: ضبط القياس ودقته الفيزياء

نسخة الفيديو النصية

يوضح الشكل لوح تسديد وأربع مجموعات من التسديدات عليه: (أ)، و(ب)، و(ﺟ)، و(د). استهدفت التسديدات مركز اللوح. أي مجموعة من التسديدات مضبوطة ودقيقة؟ أي مجموعة من التسديدات ليست مضبوطة ولا دقيقة؟ أي مجموعة من التسديدات مضبوطة، ولكنها غير دقيقة؟ أي مجموعة من التسديدات دقيقة، ولكنها غير مضبوطة؟

نظرًا لعدد المرات المذكور فيها كلمتا الضبط والدقة في هذا السؤال، سنبدأ أولًا بتوضيح الفرق بين الضبط والدقة العلميين. أولًا، ماذا يعني الضبط والدقة العلميان؟

في حديثنا اليومي، نستخدم الضبط والدقة عادة للتعبير عن الشيء نفسه. ولكنهما في الاصطلاح العلمي ليسا الشيء نفسه. فيشير الضبط إلى مدى تقارب النتائج التجريبية من «القيمة الحقيقية». وإذا لم نكن نعرف القيمة الحقيقية، فسنقارن هذه النتائج بالقيمة المعيارية، والقيمة المعيارية هي القيمة التي اتفق عليها مجموعة من العلماء بعد سنوات عديدة من البحث والتجريب بهدف تحديدها، ثم الوصول إلى إجماع عليها.

بشكل عام في معظم الحالات، لا نعرف القيمة الحقيقية لأي شيء. وإنما نعرف القيمة المعيارية فحسب. وإذا ضربنا مثالًا قيمة ‪𝑔‬‏؛ أي شدة مجال الجاذبية الأرضية، فإن القيمة المعيارية لها هي 9.8 إلى آخر العدد، أمتار لكل ثانية تربيع. وهذه هي القيمة التي حصلنا عليها بعد سنوات عديدة من البحث والتجريب بهدف تحديد شدة مجال الجاذبية الأرضية.

ولكننا في الواقع لن نعرف أبدًا القيمة الحقيقية لـ ‪𝑔‬‏. وإنما سنعرف فقط القيمة التي نحصل عليها من التجارب. وبالطبع هذه التجارب عرضة للخطأ دائمًا؛ لذا فقد لا نعرف القيمة الحقيقية الدقيقة على الإطلاق. ومع ذلك، فإن الضبط العلمي يعتمد على هذه القيمة. فالتجربة العلمية المضبوطة تعطي نتائج متقاربة مع هذه القيمة المعيارية.

فإذا اكتشفت شيئًا جديدًا ولم تكن له قيمة معيارية بعد، فسيكون من الصعب تحديد الضبط العلمي، لأنك بالطبع لا تعرف القيمة الحقيقية للشيء الذي تحاول اكتشافه من الأساس. إذن، يحتاج الأمر إلى إجراء الكثير من الأبحاث قبل مقارنة البحث الذي تجريه بأبحاث العلماء الآخرين، وتحديد إذا ما كانت القيم التي حصلت عليها متقاربة مع القيم التي توصلوا إليها أو لا، مع مراعاة جميع الأخطاء أيضًا التي أخذناها وتلك التي لم نأخذها في الاعتبار في التجربة.

لكن على أي حال هذا الأمر معقد جدًّا. في الأساس، الضبط هو مدى تقارب النتائج التي توصلت إليها من القيمة الحقيقية. لكن الدقة مختلفة قليلًا. فتشير الدقة إلى مدى قابلية القياسات للتكرار عند إعادة إجراء التجربة في ظل الظروف نفسها. بعبارة أخرى، تكون التجربة دقيقة إذا كانت نتيجة التجربة متقاربة مع ما حصلنا عليه عندما أجرينا التجربة نفسها في ظل الظروف نفسها سابقًا.

بعبارة أخرى، نجري التجربة ونسجل نتائجها. ثم نكرر هذه التجربة مرات عدة، ونجمع المزيد من النتائج مرة أخرى للتجربة نفسها. وإذا كانت النتائج التي نجمعها متقاربة إلى حد ما، نقول إن التجربة دقيقة. أما إذا تأرجحت هذه النتائج كثيرًا مقارنة بعضها ببعض، فهذا يعني أنها غير دقيقة.

في هذا السؤال، نريد معرفة أي مجموعة من التسديدات مضبوطة، وأيها دقيقة، وأيها ليست مضبوطة ولا دقيقة، وأيها مضبوطة ودقيقة. يستهدف الشخص الذي يصوب مركز اللوح. هذا هو المركز؛ الجزء الأصفر. أولًا، أي مجموعة من التسديدات مضبوطة ودقيقة؟ المجموعة المضبوطة من التسديدات هي المجموعة القريبة للغاية من المنطقة الصفراء. أما المجموعة الدقيقة، فهي التي تتقارب تسديداتها بعضها من بعض.

إذن فنحن نبحث عن مجموعة التسديدات القريبة من المنطقة الصفراء، والمتقارب بعضها من بعض أيضًا. يبدو أن هذه هي المجموعة (أ)، فهي كما نرى قريبة من المنطقة الصفراء؛ أي قريبة من مركز الهدف، ويتقارب بعضها من بعض تقاربًا بالغًا. وعليه، فإنها مضبوطة ودقيقة. إذن فالتسديدات في المجموعة (أ) مضبوطة ودقيقة. والآن، أي مجموعة من التسديدات ليست مضبوطة ولا دقيقة؟

إذا لم تكن التسديدات مضبوطة، فيجب ألا تكون قريبة من المنطقة الصفراء. وإذا لم تكن التسديدات دقيقة، فهذا يعني أنها ليست متقاربة بعضها من بعض. إذن، فنحن نبحث عن المجموعة (د). إذ نلاحظ أن التسديدات بعيدة عن المنطقة الصفراء أو مركز الهدف. وهي غير دقيقة. فهي ليست متقاربة بعضها من بعض. ومن ثم فإن المجموعة (د) ليست مضبوطة ولا دقيقة.

ثالثًا، نريد أن نعرف أي مجموعة من التسديدات مضبوطة، ولكنها غير دقيقة. في هذه الحالة، نبحث عن مجموعة التسديدات القريبة من مركز الهدف، ولكنها ليست متقاربة بعضها من بعض. وهذه هي المجموعة (ج). فجميع التسديدات تحيط بالمنطقة الصفراء. وهي قريبة نسبيًّا من هذه المنطقة. ولكن لا يتقارب بعضها مع بعض.

نلاحظ أيضًا أننا إذا حسبنا أين سيقع السهم وفقًا للتسديدات الثلاث في المجموعة (ج)، فسنجد أن التسديدة المتوسطة ستكون في موضع ما هنا تقريبًا. وتقع هذه التسديدة المتوسطة بنسبة كبيرة في المنطقة الصفراء. أي في مركز الهدف. وعليه فإن هذه المجموعة من التسديدات مضبوطة. ولكن كما ذكرنا من قبل، لا يتقارب بعضها مع بعض. ومن ثم فهي غير دقيقة. إذن، المجموعة (ج) هي إجابة الجزء الثالث من السؤال.

وأخيرًا، لم يتبق لدينا سوى المجموعة (ب). لذا دعونا نر إذا ما كانت هذه المجموعة دقيقة، ولكنها غير مضبوطة. تتقارب كل هذه التسديدات بعضها من بعض. فكل تسديدة قريبة من التسديدة الأخرى، كما نرى. إذن، فالشخص الذي يصوب ناحية الهدف متزن للغاية. وإذا استخدمنا الاصطلاح العلمي، فسنقول إنه دقيق. ولكن انظر إلى مدى بعد هذه التسديدات عن مركز الهدف. لذا على الرغم من أن هذه التسديدات دقيقة، فهي غير مضبوطة. إذن كما توقعنا، مجموعة التسديدات الدقيقة، ولكن غير المضبوطة، هي المجموعة (ب).