Teoria degli errori e fondamenti di statistica/Prefazione
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Prefazione
Quando ho cominciato a tenere uno dei due corsi di Esperimentazioni di Fisica I (per il primo anno del Corso di Laurea in Fisica), ormai molti anni fa, non sono riuscito a trovare un libro di testo in cui fosse contenuto, della materia, tutto quello che io ritenevo fosse necessario per la formazione di uno studente che si supponeva destinato alla carriera del fisico; e, dopo aver usato per qualche tempo varie dispense manoscritte, mi sono deciso a riunirle in un testo completo in cui la materia fosse organicamente esposta.
Per giungere a questo è stato fondamentale l’aiuto datomi dal docente dell’altro corso parallelo di Esperimentazioni, il Prof. Sergio Ciampolillo, senza il quale questo libro non sarebbe probabilmente mai venuto alla luce; e tanto più caro mi è stato questo suo aiuto in quanto lui stesso mi aveva insegnato nel passato la statistica, completa di tutti i crismi del rigore matematico ma esposta con la mentalità di un fisico e mirata ai problemi dei fisici, nei lontani anni in cui frequentavo la Scuola di Perfezionamento (a quel tempo il Dottorato di Ricerca non era ancora nato).
Assieme abbiamo deciso l’impostazione da dare al testo e, nel 1987, preparata la prima edizione; che era ciclostilata, e che veniva stampata e distribuita a prezzo di costo agli studenti a cura dello stesso Dipartimento di Fisica. Il contenuto è stato poi più volte ampliato e rimaneggiato da me (e, all’inizio, ancora dal Prof. Ciampolillo: che ha partecipato a tutte le successive edizioni fino alla quarta compresa); dalla seconda alla quarta edizione, poi, il testo è stato edito a cura della Libreria Progetto.
L’esposizione della materia è vincolata dalla struttura del corso. Un testo organico dovrebbe ad esempio presentare dapprima la probabilità e poi la statistica; ma gli studenti entrano in laboratorio sin dal primo giorno, e fanno delle misure che devono pur sapere come organizzare e come trattare per estrarne delle informazioni significative. Così si è preferito parlare subito degli errori di misura e dell’organizzazione dei dati, per poi dimostrare soltanto alla fine (quando tutta la matematica necessaria è stata alfine esposta) alcune delle assunzioni fatte; si veda a tale proposito l’esempio della media aritmetica, che gli studenti adoperano fin dal primo giorno ma il cui uso viene del tutto giustificato soltanto nel paragrafo 11.3 di questo libro.
Questo testo non contiene soltanto materia oggetto di studio nel primo anno del Corso di Laurea: su richiesta di docenti degli anni successivi, nel passato erano state aggiunte alcune parti (collocate tra le appendici) che potessero loro servire come riferimento. Ho poi largamente approfittato, sia dell’occasione offertami dall’uscita di questa quinta edizione che del fatto di dover tenere anche un corso di Statistica per la Scuola di Dottorato in Fisica, per includere nel testo degli argomenti di teoria assiomatica della probabilità e di statistica teorica che vanno assai più avanti delle esigenze di uno studente del primo anno: questo perché se, negli anni successivi, le necessità dell’analisi spingeranno dei fisici ad approfondire dei particolari argomenti di statistica, queste aggiunte sono sicuramente le basi da cui partire.
Ho cercato insomma di trasformare un testo ad uso specifico del corso di Esperimentazioni di Fisica I in una specie di riferimento base per la statistica e l’analisi dei dati: per questo anche il titolo e cambiato, e “Introduzione alle Esperimentazioni di Fisica I” è diventato un più ambizioso “Introduzione alla Fisica Sperimentale”; e “Teoria degli errori e analisi dei dati” un più veritiero “Teoria degli Errori e Fondamenti di Statistica”. Ma, anche se le nuove aggiunte (addirittura per un raddoppio complessivo del contenuto originale) sono mescolate alle parti che utilizzo nel corso, ho cercato di far sì che queste ultime possano essere svolte indipendentemente dalla conoscenza delle prime.
Può stupire invece che manchi una parte di descrizione e discussione organica delle esperienze svolte e degli strumenti usati: ma gli studenti, come parte integrante del corso, devono stendere delle relazioni scritte sul loro operato che contengano appunto questi argomenti; e si è preferito evitare che trovassero gia pronto un riferimento a cui potessero, per così dire, ispirarsi.
Maurizio Loreti
Gennaio 1998
(Quinta edizione)