CÁCH ĐO LƯỜNG MÀ KHÔNG CẦN ĐẾN TOÁN

 

...

Thang đo giúp chúng ta đo lường thế giới vật chất.

Thế giới của chúng ta là quy củ do có các phép đo cứng nhắc- nhưng cùng với chúng là những cách mang tính người hơn để đo những thứ như tính dữ dội của bão và độ cay của ớt.

Ớt Scotch Bonnet cay hơn bao nhiêu so với ớt Bird's Eye? Kim cương cứng hơn thạch anh bao nhiêu?

Thang đo giúp chúng ta đo lường thế giới vật chất. Để so sánh khối lượng, chúng ta chủ yếu dựa vào thang đo định lượng- số đo cho ta biết điều gì đó về tần số và số lượng. Inch, foot, yard và dặm ounce, quart, lít và gallon; giây, phút, và thế kỷ tất cả đều là các thang đo định lượng. Nhưng còn thang đo định tính thì thế nào?

Đó là các thước đo chuẩn để đo những thuộc tính nhìn thấy được, nhưng không nhất thiết bằng số, và chúng ta luôn dùng chúng. Thang đo định tính đôi khi khôi hài và thường hết sức kỳ lạ, nhưng chúng cũng có giá trị như thang đo định lượng để hình dung ra được mối quan hệ giữa các thuộc tính và tiêu chuẩn hóa ý niệm.

Chúng dao động từ độ cay của ớt, đến độ cứng của khoáng vật, đến gió biển, đến cái gọi là Chỉ số Bò Mẹ (trước đây được sử dụng trong giao dịch bất động sản ở Tây Nam Mỹ, chỉ số này là số lượng bò cái mang thai mà một acre đất có thể nuôi được). Thang đo định tính cho phép ta gắn nhãn cho các biến số có ít hoặc không có thông tin định lượng. Những đơn vị đo lường bất thường này thường chỉ dùng khi nói: những thứ như 'đoán chừng' và 'như quạ bay' và 'quy tắc ngón tay cái' cho phép đánh giá nhanh và so sánh.

Tuy nhiên, thang đo định tính là rất hay dùng đến. Nếu không có chúng, ta sẽ khó để hiểu được khái niệm về mức đau (một bác sĩ có thể yêu cầu bệnh nhân xếp hạng các triệu chứng đau của mình) hoặc mức độ nghiêm trọng của các điều kiện thời tiết (như thang đo Beaufort).

Ngày lịch, khi được đo từ một kỷ nguyên ấn định, như trước công nguyên hoặc sau công nguyên, giúp chúng ta hiểu được thời gian, trong khi hướng, được đo bằng số độ so với hướng Bắc (Bắc đúng, hoặc Bắc từ trường), cho ta biết hướng trong không gian vật lý.

Thang đo định lượng thì dễ dàng đánh giá hơn, vì là sự so sánh thực tế với một tiêu chuẩn đã biết. Một km2, một thìa cà phê đường hoặc một bài giảng một giờ, về cơ bản là các phép đo không đổi. Thang đo định tính mang tính chủ quan hơn. Tuy nhiên, thang đo định lượng cũng như định tính không bao giờ chính xác 100%: chúng được hạn chế bởi sự không chắc chắn liên quan đến định nghĩa về đơn vị đo.

Bất kỳ phép do đúng nào, khi ta có được, cũng chỉ là ý độc đoán. Tuy nhiên, sự thôi thúc (rất mang tính người) muốn đánh giá, định lượng và so sánh luôn tồn tại, và vì vậy chúng ta liên tục tìm những cách mới để mô tả trải nghiệm của ta về thế giới.

Năm 1805, Chuẩn Đô đốc Sir Francis Beaufort, một nhà thủy văn người Ireland trong Hải Quân Hoàng Gia, muốn có một cách để đo gió chính xác hơn. Hàng ngày trên con tàu Woolwich HMS, ông ghi lại sức gió và tình trạng biển vào nhật ký, từ sự tĩnh lặng kỳ lạ đến những cơn gió dữ dội. Ngày nay, "0 Beaufort" có nghĩa là một đại dương phẳng lặng như thủy tinh, trong khi "12 Beaufort" biểu thị sóng tan vỡ, gió vũ bão, sóng bạc đầu và tầm nhìn rất hạn chế.

Ở khoảng giữa các cực hạn này là những làn gió nhẹ nhàng và gió mát và gió vừa phải (vâng, đó là những sức gió khác nhau). Beaufort có thể đã phát triển thang đo định tính hiện đại đầu tiên: một sự xếp hạng trong đó thứ tự của giá trị là đáng kể, nhưng sự khác biệt giữa từng giá trị là không thực sự rõ.

Nhìn chung, thang đo định tính có 2 thể loại: Đo Thứ Tự (trong đó các giá trị có thể được sắp xếp theo thứ tự có ý nghĩa), hoặc Đo Quãng Cách (trong đó các giá trị có thể được sắp xếp theo thứ tự có ý nghĩa, và sự khác biệt giữa hai giá trị là quan trọng ). Ví dụ, một trận động đất đo 6.0 trên thang Richter là quy mô lớn hơn nhiều so với sự rung chấn nhỏ ở mức 3.0. Vì vậy, thứ tự của quy mô động đất, và khoảng cách cũng là xác định, có nghĩa là thang đo Richter là thang đo Quãng Cách.

Ngược lại, các lớp học cho người mới bắt đầu, lớp trung cấp và lớp cao cấp, là thang đo Thứ Tự. Làm sao có thể nói sự khác biệt chính xác giữa một một người mới bắt đầu với một chuyên gia, hoặc ở đâu là ranh giới phân biệt giữa 2 mức phân loại? Nói một cách khác: Thang đo Thứ Tự là để thấy sự khác biệt giữa các mức độ, nhưng không phải tỷ lệ giữa các mức độ.

Một câu phản hồi là "hết sức hài lòng" về xếp hạng dịch vụ khách hàng không phải là gấp ba độ hài lòng của phản hồi "phần nào không hài lòng"; ngay cả sự khác biệt giữa 10 độ C và 20 độ C, dù là thang định lượng, cũng không phải là một phép đo trực giác. Một số người cho rằng những hạn chế này làm cho thang đo định lượng có đặc tính kém thực dụng hơn.

Thật vậy, trong khi sự đo lường đúng cách gắn giá trị cho thế giới vật chất, nhận thức của chúng ta về thế giới vật chất là rất khác nhau. "Có những thứ ta có thể đo được và những thứ ta không thể đo được," Andrew Hanson, nhà khoa học nghiên cứu cao cấp tại Phòng Thí Nghiệm Vật Lý Quốc Gia ở Anh, nói. "Nhưng ngay cả những gì chúng ta có thể đo được, chúng ta chỉ có thể đo được ở một mức độ nhất định."

Description: Getty Images

 

Nhiệt độ đi theo sự phân chia trên thang đo được xác định, nhưng thật khó để hình dung những thay đổi giữa các độ.

Hanson làm việc về đo lường mềm: ông nghiên cứu các phép đo liên quan đến thang đo bằng giác quan như màu sắc và ánh sáng, đó là sự định lượng nhưng cũng có tính chủ quan. Không ai có thể nhìn thấy tia cực tím hoặc ánh sáng hồng ngoại, nhưng ngay cả những sắc thái trên quang phổ cũng xuất hiện khác nhau tùy theo từng người, một sự khác biệt có ảnh hưởng trong thế giới thực.

Hãy xem xét tín hiệu giao thông, nó xuất hiện với màu đỏ, màu hổ phách hoặc màu xanh lam. Cách mà chúng ta nhận thấy độ sáng của những ánh sáng màu này là phi tuyến tính: những thay đổi về số lượng đầu vào (về số watt) không phải lúc nào mắt thường hoặc kinh nghiệm của con người cũng phát hiện ra được.

"Để một thang đo thành hợp pháp thì mọi người phải đồng ý về đơn vị và quãng cách của nó," Hanson giải thích. Mặc dù thực tế là chúng không phải lúc nào cũng là tuyến tính hay theo toán học, nhưng thang đo định tính vẫn dường như phải được quốc tế cho phép.

Thí dụ thang đo Scoville. Lấy tên người lập ra nó, nhà dược sĩ người Mỹ Wilber Scoville, thang đo này xếp hạng độ cay của ớt. Nhưng thang Scoville thực tế không đo lượng cay, hoặc chất capsaicin, trong ớt; thay vào đó, nó ghi số lượng các sự pha loãng cần thiết để dập tắt ngọn lửa cháy bằng capsaicin.

Ví dụ, ớt habanero phải được pha loãng từ 3.500 đến 8.000 lần, trong khi loại ớt chuông ở vườn không cần pha loãng chút nào. Bởi vì không có hai cái lưỡi nào lại cảm nhận chất capsaicin giống như nhau, nên Hiệp Hội Thương Mại Gia Vị Mỹ phát hành đại lượng đo độ cay bằng Đơn Vị Cay Scoville (SHU), một phương pháp được tiêu chuẩn hóa năm 1998. Ớt cay nhất trên thế giới thuộc 2 loại, Carolina Reaper và Hơi Thở Rồng, mà nó dẫn đầu với 3 triệu SHU gây phồng rộp.

Sau chất nóng, đồ uống lạnh có thể cũng ổn rồi. Các nhà đo lường học cảnh báo: kích thước ly whisky của bạn, cũng như độ mạnh của rượu, có thể thay đổi tùy theo quán rượu. Shot là một đại lượng thể tích chất lỏng mà nó thay đổi theo quốc gia và theo bang, tùy thuộc vào luật pháp, trong khi độ mạnh proof của rượu chỉ mới được tiêu chuẩn hóa gần đây (cho đến thế kỷ 20, rượu cồn được đánh giá bằng cách trộn với thuốc súng và thử nghiệm xem hỗn hợp này có bùng lửa hay không).

Đơn vị shot thường được sử dụng để đo rượu mạnh khi lượng lượng rượu được phục vụ và uống nhỏ hơn các cách đo thông thường của rượu là "drink" và "pint"- là cách đo định tính.

Lord Kelvin, người có một đơn vị đo được đặt theo tên ông, lý luận rằng "khi chúng ta không thể đo một thứ bằng con số, thì kiến thức của ta thuộc loại nghèo nàn và kém cỏi". Nhưng đôi khi con số không hoàn toàn đáp ứng được, và khi đó thang đo định tính vào cuộc.

Những thang đo này là những gì cho phép chúng ta thể hiện kích thước của một hố sụt theo 'Double Decker Bus' (DDB, xe buýt 2 tầng). Chúng cho ta giá trị rác thải ở bãi chôn rác theo Royal Albert Hall (thể tích của khán phòng London nổi tiếng từ 3 đến 3,5 triệu feet khối). Chúng thậm chí còn giúp ta đo lường vẻ đẹp. Một Helen là đủ để huy động một ngàn tàu biển (một milli-Helen chỉ huy động được 1 tàu), trong khi một Mohs tuyệt đối của một xa-phia là số 10 hoàn hảo (thang đo độ cứng Mohs để đo khả năng chống trầy xước của một khoáng chất). Sự đo lường- cho dù định tính hay định lượng- hầu như làm cơ sở cho tất cả các khía cạnh của hoạt động con người.

"Sự đo lường là so sánh một cái gì đó không biết với một cái gì đó đã biết," Hanson nói. Đo lường tốt hơn sẽ cho phép khoa học tốt hơn, ít phí phạm hơn, và có độ chính xác cao hơn trong các lĩnh vực như kỹ thuật và chăm sóc sức khỏe, và do đó mà chất lượng cuộc sống tốt hơn. Một ngày nào đó, chúng ta có thể đưa con số vào những ý tưởng như sự đau đớn hoặc hạnh phúc, biến các phép đo định tính thành thang đo định lượng đúng đắn.

Hiện nay, các phép đo định tính giúp chúng ta thể hiện các ý tưởng thơ mộng gần như không thể tính toán được, như chiều dài của một khối thành phố hoặc hẻm núi Grand Canyon, tiếng rít của ấm nước sôi hoặc cú sét đánh, hoặc tiếng thì thầm trong bóng tối.

Adrienne Bernhard, 26-8-2018

Bình luận