测量、单位与有效数字

有效数字(significant figures)

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当你看一把只刻到厘米的尺子时,你可以诚实地说某物「大约 7.3 厘米」——其中 7 是你确定的,0.3 是你估出来的——但若写成 7.3149 厘米就是在撒谎,因为这把尺子根本告诉不了你那么多。有效数字,就是一个数里你真正有资格声称的那些位:你测出来的位,加上你合理估读的那一位。它是对「你这个数到底有多好」的一种无声承诺。

更确切地说,一个测量值的有效数字,是它所有确定的位,加上第一位不确定(估读)的位。一些规则告诉你哪些零算数:夹在非零数字之间的零总是算数(305 有三位),小数点后末尾的零算数(2.50 有三位),但前导零从不算数(0.0042 只有两位)。做乘除时,结果保留的有效位数与精度最低的那个输入相同;做加减时,则只保留到精度最低的那个数位为止。

有效数字之所以重要,是因为它不必写出完整的不确定度陈述,就能传达精度——它是「这个数你该信到第几位」的一种速记。需要诚实说明的是:它只是一种粗略的约定,无法精确刻画不确定度;对严谨的工作而言,明确给出不确定度(正负某个值)更好。尽管如此,报出过多位数会夸大你的把握,报出过少位数则会丢掉真实的信息。

你称得样品 1.2 g,溶于正好 100.00 mL 中。浓度为 1.2 ÷ 0.10000 = 12 g/L——报作两位有效数字,而非 12.000,因为限制精度的那个输入(1.2 g)只有两位。

最弱的那个测量,封顶了答案能显得有多精确。

精确的计数和定义性常数(如 100 个、或 1 升 = 1000 毫升)拥有无限位有效数字,绝不会限制结果。

又称
sig figssignificant digits有效位数有效數位