物理基礎、單位與測量

費米估算

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費米估算是一門藝術:僅憑常識與幾個合理的猜測,就對一個看似不可能的問題給出粗略卻合理的答案,不用資料、不用網路。它以物理學家恩里科·費米(Enrico Fermi)命名,他以把紙屑丟進爆震波中來估算第一顆原子彈的威力而聞名。經典的練習題:芝加哥有多少位鋼琴調音師?

方法是把一個難題拆成一連串你各自能猜到「幾倍以內」的較簡單問題,然後把估計相乘、並一路追蹤單位。以鋼琴調音師為例:芝加哥人口(約 300 萬)帶到家庭數(約 100 萬)、有鋼琴的比例(比方說二十分之一)、每年需調音的鋼琴數、調音師的工作天數、每天調幾台,如此類推。個別的猜測都很不牢靠,但因為有些猜太高、有些猜太低,誤差往往部分相消,最後的數量級通常會落在很接近的地方。

費米估算的重點不在精確的數字;而在於你在投入一個計畫或相信一個計算之前,先知道答案應該是幾十還是幾百萬。物理學家、工程師與科學家不斷用它來為結果做合理性檢查,並判斷一個專案是否值得一試。

芝加哥有多少鋼琴調音師?300 萬人、約 100 萬家庭、大概二十分之一擁有鋼琴(50,000 台),每年調一次;一位調音師一天約調 4 台、一年 250 天(每年 1000 台)。這需要大約 50 位調音師,而電話簿確實證實了這個數量級的數目。

把合理的猜測串起來;高估與低估會部分相消。

這個魔法之所以有效,是因為誤差傾向相消,但前提是你的猜測誠實且大致獨立。單單一個嚴重偏頗的假設,仍可能讓整個估算失準。

又稱
Fermi problemback-of-the-envelope estimate費米問題粗估