Wariancja kontra wariactwo.

By Paweł Klimczewski pawelklimczewski/wariancja-kontra-wariactwo

Są oczywiste oczywistości tak oczywiste, że nie zwracamy na nie uwagi w ważnych chwilach. Gdy dawno temu po raz pierwszy usłyszałem o globalnej zagładzie z powodu wpuszczania do atmosfery dymu, uśmiechnąłem się do siebie z uczuciem politowania dla autorów tych rewelacji. Podobne uczucie mam dla bezmyślnych dziennikarzy, którzy na rozkaz szefa powielają mnóstwo głupstw. Całe zawodowe życie zajmowałem się pomiarem, teorią pomiaru, przewidywaniem masowych zachowań społecznych i zazdrościłem ludziom z nauk ścisłych, że mają łatwiznę.

Opisanie liczbami zachowań ludzkich jest trudne, nigdy nie wiemy czego nie wiemy, w fizyce sprawy są banalne, a jednak można na skalę globalną oszukiwać prawie wszystkich. Ważne są dwie sprawy: skala i wariancja. Dziś o skalach i wariatach, o wariancji i wariatach wkrótce.

Od wyboru skali pomiarowej zależy wszystko, co potem mamy myśleć o wynikach. Są skale bezwzględne i one są doskonałe, wręcz boskie. Taką skalą jest liczba jednostek, np. liczba uczniów w klasie. Po policzeniu uczniów możemy mówić, że w klasie A jest dwa razy więcej uczniów niż w klasie B, albo, że jest o 10 więcej itp., itd. Z taką skalą możemy robić wszystko.  Czyli możemy podawać proporcje (ilorazy) i różnice. Nie jest już taką skalą skala ocen, bo, czy jeśli ktoś dostał „tróję” to, czy oznacza, że wie trzy razy więcej niż ten kto dostał „jedynkę”? Nie. Skala ocen szkolnych jest skalą porządkową, ustawia uczniów w kolejce , lepszych przed gorszymi, ale zupełnie nic nie mówi nam o tym, jakie proporcje są między nimi w ich poziomie wiedzy. Są też inne skale, ale to dziś zostawmy.

W pomiarach zjawisk fizycznych musimy operować skalami absolutnymi lub przynajmniej ilorazowymi. Taką skalą jest skala Kelvina, mierzy ona temperaturę materii. Temperatura ciała to średnia ilość energii (kinetycznej) jaką mają poszczególne atomy lub cząsteczki tego ciała. Mówi nam wprost jak szybko drgają lub latają cząstki ciał stałych, cieczy, gazów, czy plazmy.

Lord Kelvin żył na przełomie wieków XIX i XX, 150 lat po genialnym Celsjuszu i miał o wiele łatwiej. Celsjusz był geniuszem, ale nie miał możliwości weryfikacji teorii, że cząstka może mieć zerową energię, czyli przestać się poruszać. Fizycy mówią, że w takiej sytuacji czas przestaje istnieć, lub przynajmniej się zatrzymuje. Gdyby kosmos ostygł do absolutnego zera Kelvinów, wszystko się zatrzyma łącznie z czasem, na szczęście nic takiego nam nie grozi.

Celsjusz swą skalę oparł o ludzkie realia, zupełnie arbitralnie oparł ją o wodę. Najzwyklej powiedział arbitralnie, że zero jest, gdy woda zamarza a temperaturę wrzenia wody określił na 100 stopni swej skali i pomiędzy te dwa punkty wpisał 99 kresek, co daje sto stopni. Skala ta jest skalą interwałową, bo mówi tylko, że ciało A mające 37,6 st, C jest cieplejsze o jeden stopień od ciała B o temperaturze 36,6 st, C. Ale, czy oznacza to, że ciało A ma 1/37,6, czyli z ilorazu 2,7%, więcej energii niż ciało B? Inaczej postawmy pytanie: Czy ciało o temp. 200 st. C ma dwa razy więcej, czyli 100% energii niż ciało o temp. 100 st. C? Absolutnie nie. Pomiar temperatury uporządkował Lord Kelvin.

Zaczął od tego, że zero jest, gdy cząstki energii nie mają, a na końcu skali jest nieskończoność, po co  się ograniczać. Kwestia stopnia jest zawsze umowna, czyli gęstości z jaką stawiamy kreski od zera do nieskończoności. Jako człowiek niezwykle przewidujący przyjął podziałkę jaką ustalił Celsjusz, na obu skalach 1 stopień to ta sama różnica energii ciał. Fizycy kwantowi ustalili, że zero absolutne Kelvina to −273,15 st. C., czyli zero na skali Celsjusza to +273,15 Kelvinów. 1 kelwin jest jednostką a nie stopniem, podobnie jak kilogram masy, czy amper natężenia prądu elektrycznego. Co z tego wynika? Policzmy: kamień rozgrzany do 200 st. C ma 473,15 Kelwinów, drugi kamień o tej samej masie rozgrzany do 100 st. C ma 373,15 Kelvinów czyli ma o 26,8% energii więcej, a nie 100 % jak sugeruje interwałowa skala Celsjusza.

Zajmijmy  się naszym „pacjentem zero” z temperaturą 37,6 st. C, czy ma on o 2,7% rozgrzane bardziej ciało niż człowiek zdrowy? Nie! Pacjent ma 310,75 Kelvinów, czyli o 0,32% więcej niż człowiek zdrowy.

A teraz zajmijmy się naszymi medialnymi wariatami, który wróżą nam katastrofę przy wzroście temperatury atmosfery o ułamek stopnia. Średnia na ziemi to ok. 15 st. C, czyli 288,15 Kelvinów, wzrost do 288,25 to wzrost energii układu o 0,03% lub jak ktoś woli trzy dziesiąte promila.

Zmiany w bilansie energii na Ziemi na skutek uwarunkowań kosmicznych, takich jak promieniowanie po wybuchach gwiazd mają o rzędy wielkości większą dynamikę i nie mamy na nie żadnego wpływu. W tej sytuacji przypomnijmy, że ilość wody związanej w śniegu na naszej półkuli w tym sezonie ma rekordowe ilości i zanosi się, że nie zdąży stopnieć w trakcie krótkiego, arktycznego lata jak w sezonie ubiegłym, co skutkuje zwiększeniem się lodowo-śniegowej czapy wokół bieguna. Kiedyś skutkiem takiego zlodowacenia wymarły mamuty, kto teraz? „Klimatolodzy” ?

P.s. W kolejny wpisie o tym, że średnia nie wiele mówi nam o zjawisku i bez pomiaru wariancji nie wiemy o świecie prawie nic.

Paweł Klimczewski

Poniżej info jak można mnie wesprzeć w działalności publicystycznej. Obecnie to moje jedyne, skromne źródło dochodów. Linkując teksty w Social mediach, a nie źródła zapewniamy przychody z reklam dla Meta, tj. FB, Instagram, WhatsApp i innych korporacji.

Możesz mnie wesprzeć dowolną kwotą na konto:

mBank : 87 1140 2017 0000 4002 1094 2334

Paweł Klimczewski, tytułem: wpłata

Dziękuję ze wsparcie niezależności mediów w Polsce.