測量、單位與有效數字

測量不確定度(measurement uncertainty)

/ MEZH-ur-munt un-SUR-tun-tee /

如果有人問你多高,你回答「170 釐米」,你其實並不是說正好 170.000000——你的意思更像是「在 169 到 171 之間」。每一個真實的測量周圍都籠著一圈疑雲,那是一種誠實的承認:真值落在某個範圍之內的某處。測量不確定度,就是那圈疑雲被寫成一個數字:它是你可能合理地偏差多少。

正式地說,測量不確定度是對「真值被認為落在其中的取值範圍」的定量估計,通常以「結果正負一個區間」(例如 25.0 ± 0.3 mL)並附上一個聲明的置信水平來報告。它是把每一份貢獻疑點——來自天平、玻璃器皿、校準、隨機散布、樣品本身——合成為一個總體數字而得來的,往往要借助誤差傳遞。它是單純數有效數字的那套做法的、現代而嚴謹的繼任者。

不確定度之所以重要,是因為一個沒有它的數字只是半個結果:除非你知道每個數有多模糊,否則你無法判斷兩個值是否真的不同,或一份樣品是否通過了法定限值。這裡關鍵的誠實在於:不確定度不是錯誤,也不是承認自己馬虎——恰恰相反。給出不確定度是測量做得好的標誌;把它藏起來、或假裝結果是精確的,才是誤導人的做法。

一份水樣的鉛含量報作 9.8 ± 0.6 µg/L。法定限值是 10 µg/L。由於不確定度範圍(9.2 到 10.4)跨在限值兩側,實驗室無法誠實地宣稱水已低於該限值——不確定度改變了結論。

沒有那個「±」部分,你根本無法下結論。

不確定度和誤差不是一回事:誤差是某一個結果實際偏離真值多遠(往往無從知曉),而不確定度是你事先報出的、合理取值的估計範圍。

又稱
uncertainty of measurement不确定度量測不確定度