历史:统计在天文学中的作用

机器算法验证 历史 天文学
2022-03-02 06:32:19

我最近在一群相当聪明的八年级学生面前大胆地宣称,天文学对统计学的基础做出了巨大贡献,并且发明了许多用于天文学的统计概念。然而,为了支持这一点,我相当失望。误差、平均值和与平均值的中值偏差可能首先在天文学中被观察到。然而,即使是误差传播的概念也可能更多地源于经典力学而不是天文学。除了这些概念,我找不到更多。Feigelson 写道(http://arxiv.org/pdf/astro-ph/0401404.pdf):

使用极小极大拟合优度法的非线性宇宙学模型的托勒密估计参数。Al-Biruni 讨论了不准确的仪器和粗心的观察者传播错误的危险。虽然一些中世纪学者建议不要重复测量,担心误差会相互叠加而不是相互补偿,但第谷布拉赫(Tycho Brahe)成功地证明了平均值对提高精度的有用性。

您能否推荐一些好的参考资料,其中包含有关天文学和统计学之间历史联系的更多详细信息?

感谢您的出色回答!

2个回答

主要来源是 Stephen M. Stigler,统计史,第一部分,“1827 年之前天文学和大地测量学中数理统计的发展”。另一个有用的来源是 John Aldrich,来自概率和统计历史的数字

您还可以查看 Searle、Casella 和 McCulloch,Variance Components,第 1 章。2:

  • 页。23:最小二乘法由勒让德和高斯独立发现。RL Plackett 讲述了这个故事,“概率和统计历史研究。XXIX:最小二乘法的发现”,Biometrika,59,239-251。

  • 页。24:根据 RD Anderson 的说法,“天文学家早在 1852 年就理解了自由度的概念(但没有使用该术语)”。他提到 BJ Peirce,“拒绝可疑观察的标准”,The Astronomical Journal , 2, 161-163(参见此处),他将“所有误差的平方和”指定为,其中是观察的总数,是观察中包含的未知量的数量,而是平均误差(样本方差)。(Nm)ε2Nmε2

  • 第 23-24 页: 随机效应模型的第一个公式是George Biddell Airy在 1861 年出版的专着中的公式。另见 Marc Nerlove,“面板数据计量经济学的历史,1861-1997”,在面板数据的论文中计量经济学:“艾里所说的恒定误差,我们称之为随机日效应”。即使应用了所有已知的仪器校正,误差仍然存在。

  • 第 24-25 页:随机效应模型的第二次使用出现在 W. Chauvenet, A Manual of Spherical and Practical Astronomy, 2: Theory and Use of Astronomical Instruments , 1863。他导出了 as y¯..=i=1aj=1nyij/an

    var(y¯..)=σa2+σe2/na

从天文学问题“发展”出来的统计方法最著名的例子可能是高斯根据皮亚齐的观察使用最小二乘法为谷神星生成轨道。当谷神星在太阳的强光下消失时,皮亚齐没有足够的观测来确定轨道的传统方法。高斯获取数据,应用最小二乘并告诉天文学家将望远镜指向何处以再次找到它。参见福布斯,1971 年“高斯和谷神星的发现”,天文学史 J。