物理基礎、單位與測量
系統誤差與隨機誤差
當測量偏離真值時,這個偏離有兩種類型。隨機誤差每次都不可預測地把你的讀數推高或推低:雜訊、略有不同的反應時間、微小的氣流。系統誤差則把每一個讀數都推向同一方向:一把從 1 mm 而非 0 開始的尺、一個走慢的碼錶、一台沒歸零的秤。分辨這兩者是得到可信結果的第一步。
隨機誤差對稱地散布在真值兩側,所以若你把許多次試驗取平均,它們大致會相消;它們的大小決定你的精密度,而取 N 次讀數會把平均值的不確定度縮小 sqrt(N) 倍。系統誤差不會因取平均而相消;它把每個讀數都偏向同一方向,所以它決定你的準確度,只能靠找出原因來移除(校正儀器、修正零點、控制條件)。
這直接對應到精密度與準確度:隨機誤差限制精密度,系統誤差限制準確度。好的實驗者兩者都攻克,用重複來壓低隨機誤差,用校正與交叉檢驗來揪出系統誤差。
用手為單擺計時,你的反應時間會讓結果隨機分散,但如果你總是因同樣的習慣而晚按碼錶,那就是系統誤差。多做幾次能修正前者,卻修不了後者。
取平均能打敗隨機誤差,卻永遠打不敗系統誤差。
常見的陷阱:蒐集更多資料會讓隨機誤差縮小、結果看起來越來越精密,但一個沒被察覺的系統誤差仍讓它一樣地錯。
又稱
另見