測量、單位與有效數字
誤差傳遞(error propagation)
/ EHR-ur prop-uh-GAY-shun /
假設你用兩種都只大致量過的配料來做一道菜。你最終做出來的菜,不可能比放進去的那些部分更確定——每種配料裡的晃動,會順流而下,淌進最終結果裡。誤差傳遞就是這樣一本帳:它追蹤你各個測量中的不確定度如何組合,給出你由它們算出的某個值的不確定度。
當你由若干個測量量算出一個結果時——比如由質量、體積和摩爾質量算濃度——每個輸入都帶著自己的不確定度,而誤差傳遞給出了把它們組合起來的規則。對加減運算,是把絕對不確定度組合(按方和根方式,即平方和再開方);對乘除運算,則是把相對不確定度按同樣方式組合。結果就是最終答案的一個單一不確定度。
誤差傳遞之所以重要,是因為它告訴你最終的不確定度究竟來自何處,從而讓你去改進真正該改進的那一步,而不是在一個幾乎沒有貢獻的測量上瞎忙。它教給我們一個有用又讓人謙卑的道理:最大的那份相對不確定度通常主宰整個答案,所以若真正限制你的其實是一次馬虎的體積測量,那麼去買一臺更高級的天平就毫無意義。需要提醒的是:標準公式假定各輸入誤差彼此獨立且隨機;相關的或系統性的誤差,需要另作更仔細的處理。
密度由質量(10.00 ± 0.01 g,即相對 0.1%)除以體積(5.0 ± 0.1 mL,即相對 2%)求得。體積的 2% 完全壓過質量的 0.1%,所以密度的不確定度約為 2%——改進天平幾乎不會帶來任何變化。
最大的那份相對不確定度勝出;要修的就是它。
一個常見的捷徑錯誤是把百分數直接相加;正確規則是按方和根方式組合(平方、求和、開方),其總和總是小於天真的直接相加。
又稱
另見