測量、單位與有效數字

有效數字(significant figures)

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當你看一把只刻到釐米的尺子時,你可以誠實地說某物「大約 7.3 釐米」——其中 7 是你確定的,0.3 是你估出來的——但若寫成 7.3149 釐米就是在撒謊,因為這把尺子根本告訴不了你那麼多。有效數字,就是一個數裡你真正有資格聲稱的那些位:你測出來的位,加上你合理估讀的那一位。它是對「你這個數到底有多好」的一種無聲承諾。

更確切地說,一個測量值的有效數字,是它所有確定的位,加上第一位不確定(估讀)的位。一些規則告訴你哪些零算數:夾在非零數字之間的零總是算數(305 有三位),小數點後末尾的零算數(2.50 有三位),但前導零從不算數(0.0042 只有兩位)。做乘除時,結果保留的有效位數與精度最低的那個輸入相同;做加減時,則只保留到精度最低的那個數位為止。

有效數字之所以重要,是因為它不必寫出完整的不確定度陳述,就能傳達精度——它是「這個數你該信到第幾位」的一種速記。需要誠實說明的是:它只是一種粗略的約定,無法精確刻畫不確定度;對嚴謹的工作而言,明確給出不確定度(正負某個值)更好。儘管如此,報出過多位數會誇大你的把握,報出過少位數則會丟掉真實的資訊。

你稱得樣品 1.2 g,溶於正好 100.00 mL 中。濃度為 1.2 ÷ 0.10000 = 12 g/L——報作兩位有效數字,而非 12.000,因為限制精度的那個輸入(1.2 g)只有兩位。

最弱的那個測量,封頂了答案能顯得有多精確。

精確的計數和定義性常數(如 100 個、或 1 升 = 1000 毫升)擁有無限位有效數字,絕不會限制結果。

又稱
sig figssignificant digits有效位数有效數位